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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘善春 袁洪学 李鲤
采用随机介质ZnO颗粒结合金属-介质界面传播的SP(表面等离子)波补偿损耗,设计实现了一种石英-金膜-混合ZnO染料的金属腔激光器。从散射和光增益两方面证明了随机激光的存在,在发射谱中观察到了带宽小于1nm的尖峰。分析结果发现,金属层对于随机激光的发生没有起到实质性作用,结构的受激面积阈值和激发阈值的数值分析结果符合随机激光原理。该研究对于光通信和光电集成的发展有一定的理论和实际意义。
关键词：
金属腔激光器 光通信 补偿损耗 随机激光
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张刚 焦志勇 刘鹏 贾玉磊
结合目前热门的二维材料性能研究,设计了基于二硫化钼可饱和吸收体的被动调Q锁模激光器输出性能优化综合实验。实验采用液相剥离方法,制备性能稳定的二硫化钼可饱和吸收体,利用制成的可饱和吸收体实现被动调Q锁模激光器的稳定输出。实验设计可以应用于光电专业实验以及大学生创新实验,有助于学生熟悉激光材料、加深对激光原理的理解,提升学生的创新实践能力。
关键词：
激光器设计 调Q锁模 实验教学 二维材料
[期刊] 科技管理研究
[作者]
曹晨 叶茂 章日辉
揭示全球光纤激光器产业技术发展现状,为中国光纤激光器产业技术发展方向提供参考。基于近10年的专利数据,从专利申请态势、区域竞争力、研发机构实力、热点研究领域等角度揭示全球光纤激光器产业技术的研究进展。近10年中国光纤激光器专利技术高速发展,产业前景广阔,但研发机构整体缺乏海外布局意识;高功率光纤激光材料与器件、特种光纤、光纤耦合技术、光纤激光加工技术是当前光纤激光器技术研发热点,未来可重点关注超快激光光速合成、光纤激光非线性效应调控等技术领域的研发动向;产业上游核心元器件的研发能力不足,光纤介质、高功率泵浦源芯片、高功率光纤光栅等核心元器件技术壁垒有待突破。
关键词：
专利分析 光纤激光器 产业技术
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
连天虹 寇科 刘丽娟 王萌
高质量的涡旋光束在量子信息、激光雷达、激光通信等领域有着广泛的应用前景。为了用固体激光器直接产生涡旋光束，该文基于谐振腔模式与激光介质作用的速率方程，阐述了在二极管端面泵浦固体激光器中通过环形光泵浦产生拉盖尔-高斯涡旋光的原理。设计了环形光泵浦固体激光器产生涡旋光的实验方案并搭建了实验系统。实验产生了角向阶次为1阶、2阶的涡旋光束，相位涡旋手性可通过微调谐振腔输出镜调节。该实验能够使学生利用固体激光器直接产生涡旋光束并观察涡旋光束的相位特性，有助于学生加深对激光谐振腔模式理论及涡旋光束相位特性的理解，为相关专业学生的课程教学提供有力支撑。
关键词：
固体激光器 高阶模式 涡旋光束 相位特性
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
林康 化小会
引入微纳光纤、采用绝缘硅(SOI)波导材料,设计了一种多耦合点的谐振腔滤波器。该滤波器工作方式:当光从入射端输入,经过耦合区时一部分光会因为倏逝波的存在发生耦合,耦合进入环形腔的光在满足谐振条件时在环形腔内发生谐振,光在环形腔中传播一周后,再次从耦合区从环形腔耦合到微纳光纤直至输出。性能分析表明:自耦合系数的变化不会对光强最大峰值产生影响,可以通过改变传输系数的大小从而实现耦合效率的调整,品质因数能达到10 000以上,衰减能够有效控制;通过SOI材料热膨胀现象实现设计滤波器的性能控制和光开关性能。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
周雪芳 郝红甜 樊冰 毕美华 杨国伟
以二合一激光器为泵浦源,软件和硬件相结合,设计了一种包括C波段放大模块、L波段放大模块、液晶面板显示模块和控制模块的C+L波段的EDFA教学实验箱。该实验箱可进行"光纤通信"及"光网络"等课程的综合实验,有助于加深学生对相关理论的理解与掌握,更好地培养学生的创新思维和实践能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
娄秀涛 徐连杰 赵海发
针对用高功率近红外固体激光器进行激光倍频实验存在光路调节难度大、安全防护要求高的问题,提出一种基于低功率连续可见二极管激光的倍频实验方案。使用功率小于50mW、中心波长506nm的二极管激光作为基频光,利用偏硼酸钡晶体生成了nW级光功率的倍频紫外激光,并由高效光电倍增管探测。实验结果显示倍频光功率与基频光功率为二次函数关系,倍频效率与基频光功率为一次函数关系,实验结果与理论值高度吻合。该实验方案具有光路校准难度小和安全防护要求低的优点。
关键词：
二极管激光 倍频实验 实验教学
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
罗亚辉 蒋蘋 胡文武 吴畏
为研制适于南方水田小面积作业的小型农机定位系统,设计了一套用于农田激光三点定位系统的激光接收器。激光接收器通过靶标随动机构实时调整接收靶的回转角度,确保其有效接收激光发射源发射的信号;为准确识别靶标上的激光光斑中心,建立了基于算术平均值滤波算法、中值滤波算法和α–β滤波算法的激光光斑预处理算法。将激光接收器安装在插秧机上进行激光接收动态试验,结果表明,当插秧机在距离激光发射器约100 m处以5、12、20 cm/s速度运动时,激光接收器均能准确接收激光发射器发射的激光信号,并识别着靶信息,实时反映出插秧机的运动状态。
关键词：
双激光源 农机定位系统 激光接收器
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
任宏亮 徐鹏盛 卢瑾 陈浩 彭宏 周守利 张江鑫
为实现高精度测温，该文搭建了基于GaN微环谐振腔光芯片的温度测量实验装置，该装置通过可调谐DFB激光器结合光电探测器采集透射光谱传感信号，检测谐振波长变化实现温度测量。为确保测量精度，在DFB激光器上加载直流偏置电压，同时外加一定幅度的交流电压实现其波长调谐，并通过温度反馈控制模块保持激光器温度恒定，以避免温度引起激光器波长漂移。为精确验证温度测量效果，实验中通过温度控制模块精确调控芯片的温度。结果表明在20.0～24.5℃时测温灵敏度为37.29 pm/℃，该方法可降低微腔传感系统造价，促进微环谐振腔测温的实际应用。
[期刊] 农业现代化研究
[作者]
沈跃 夏伟 刘慧 李宁
树木尺寸、形状等特征信息的获取,是现代化农业中重要的环节,为农林管理中的变量精密喷雾提供依据。为了实现对树木靶标信息的精确测量,搭建了基于UTM-30LX型激光传感器的室内滑台靶标检测系统,实现对规则物体、仿真树的扫描检测,通过编写的C++程序,实时读取数据信息并存储于控制计算机中。利用MATLAB软件对存储的数据信息进行后期的离线分析,重构物体三维图像,通过最大相对误差、轮廓相似度两个参数,分析激光传感器检测得到靶标目标尺寸、重构目标三维图像的精确度。以长方体柜子、圆柱体泡沫、2棵仿真树为试验对象,按照
[期刊] 林业科学
[作者]
韩玉杰 田中千秋
This paper investigates the possibility of measuring the surface roughness of wood by the laser displacement sensor. Ten points_based mean roughness of the planed surface of Douglas, Hinoki, Beech and Padauk was measured by using the laser displacement meter and the stylus instrument to clarify the ...
[期刊] 农业现代化研究
[作者]
沈跃 夏伟 刘慧 李宁
树木尺寸、形状等特征信息的获取,是现代化农业中重要的环节,为农林管理中的变量精密喷雾提供依据。为了实现对树木靶标信息的精确测量,搭建了基于UTM-30LX型激光传感器的室内滑台靶标检测系统,实现对规则物体、仿真树的扫描检测,通过编写的C++程序,实时读取数据信息并存储于控制计算机中。利用MATLAB软件对存储的数据信息进行后期的离线分析,重构物体三维图像,通过最大相对误差、轮廓相似度两个参数,分析激光传感器检测得到靶标目标尺寸、重构目标三维图像的精确度。以长方体柜子、圆柱体泡沫、2棵仿真树为试验对象,按照选取的3个检测距离和4个检测速度分别对4个试验对象进行检测与数据分析。试验结果显示,多次试验下,与人工测量尺寸比较而言,激光传感器测得的长方体柜子长度、宽度和高度尺寸最大相对误差分别为6.76%、6.86%和3.92%,圆柱体泡沫的高度、直径尺寸最大相对误差分别为4.25%和7.33%,仿真树1高度、宽度尺寸最大相对误差分别为4.06%和5.91%,仿真树2高度、宽度尺寸最大相对误差分别为3.24%和4.00%;仿真树1、2的激光扫描重构图像与对应实物轮廓相似度最小值分别为0.928 8和0.932 6。研究表明,UTM-30LX型激光传感器在各种试验条件下对多种试验靶标特征检测均具有较好的精确性和准确性,可以担负变量喷雾检测的任务,具有应用到农业生产中的前景。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
朱传辉 朱志明 柯挚捷 张天一
视觉传感是智能化焊接生产制造中实现焊接坡口尺寸参数、焊枪空间位姿等在线检测的关键技术,其有效应用的前提是视觉传感器内参的准确标定.该文针对独特设计的基于组合激光结构光的视觉传感器,提出一种视觉传感器内参一体化标定方法,基于普通的棋盘格标定板,通过标定相机内参,采用骨架细化法与Hough直线检测提取图像中的激光线中心线,求取投射在标定板上的激光线中心线上点在相机坐标系中的三维坐标和拟合激光结构光平面方程参数等,可实现视觉传感器内参的一体化标定,有效提高视觉传感器内参的标定精度和效率及标定过程的便捷性.在平面工件焊接坡口尺寸参数检测验证试验中,焊接坡口尺寸参数的检测误差均值和重复误差皆不超过0.04 mm,表明该视觉传感器的标定精度良好,可以满足焊接领域对焊接坡口尺寸参数的检测需求.
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
孙博文 朱志明 郭吉昌 张天一
基于激光结构光的视觉传感器广泛应用于焊接领域的坡口检测和焊缝跟踪。该文提出了一种基于组合激光结构光的新型视觉传感器,独特的光路结构设计避免了传感器应用于不同焊接位姿时繁琐的外参数标定,仅依靠传感器内部固有参数(应用前需校准)和焊接坡口图像的特征点坐标值,即可实现焊接坡口参数的在线检测,有效增强了传感器的适应性。通过对不同图像处理算法的改进和合理组合,对图像处理流程进行了优化。动态感兴趣区(region of interest,ROI)区域提取算法可快速寻获有价值的激光线和特征点所在区域,有效提升了后续图像处理速度;顶帽变换与自适应二值化组合,在将激光线灰度值均匀化的同时,实现了激光线与背景图像的有效区分。运用基于LOG(Laplacian of Gaussian)算子的边缘识别算法,可提取出激光线的单像素边缘;采用最小二乘法对所求得的激光中心线离散点进行直线拟合,通过联立直线方程求交点的方式,实现了对焊接坡口特征点图像坐标值的准确识别。借助Visual Studio平台,运用改进的图像处理算法、优化的图像处理流程和检测算法,对特征参数不同的V形焊接坡口进行检测试验,检测误差均在±4%以内,验证了所提出视觉传感器及其检测算法和图像处理流程的合理性和适用性。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
冯宇星 郑军 林劲松
传统线激光视觉传感器受到相机景深的限制，高精度测量范围有限。通过倾斜镜头以满足Scheimpflug定律，能在视觉传感器内建立恒聚焦光路，使可见范围均清晰成像。该文针对改进后的线激光视觉传感器，提出了一套完整且有效的标定方案。相机内参标定方面，建立了倾斜相机成像模型，并提出了新的参数初值获取方法和非线性优化流程。光平面标定方面，设计了双台阶形状的新标定靶物，只需要采集一次标志物轮廓信息就能通过最优化求解快速完成光平面标定。实际测量结果显示，完成标定的传感器对标准陶瓷量块尺寸的检测偏差均值约为0.028 0 mm,表明该文提出的标定方案可靠有效，符合实际应用需求。
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