为了克服返波管太赫兹连续波成像系统所获取图像存在的对比度低、干涉条纹强等缺陷,较好地区分出目标和背景,避开不规则干涉条纹的干扰,采用基于模糊局部信息C均值的聚类算法用于目标检测,并针对太赫兹图像性质,对其中的隶属度函数进行了改进。结果表明,新的聚类分割算法适用于具有不规则条纹干扰下的太赫兹连续波图像,能较好地提取出图像中的目...
为了降低激光噪声对光学实验的影响,采用了锁相放大器配合光学斩波器进行降噪。斩波器将激光调制成某一特定的频率,并把该频率传送至锁相放大器作为参考信号,锁相放大器再利用相干检测的方式提取出有用信号。为了减轻实验过程中操作员的劳动,使用LabVIEW平台开发了一套自动化软件系统,实现了实验操作和数据记录的自动化,极大地简化了操作流程。...
为了实现无损测量生物组织光学参量,利用CCD技术结合最小二乘支持向量机,对测量组织模拟液的光学参量进行了实验研究。通过实验测量了组织模拟液的表面漫反射光分布,建立了漫反射光分布与光学参量间的最小二乘支持向量机回归模型,该模型实现了小样本条件下对组织模拟液光学参量的预测误差仅为5%。结果表明,最小二乘支持向量机结合CCD测量技术能...
为了满足布里渊光时域分析（BOTDA）光纤传感系统需要频差为布里渊频移的两种激光输出光源的需求,采用布里渊环形腔频移和电光调制的方法设计了双通道光源系统。根据光源的脉冲宽度、重复频率、扫频量等参量,对双通道调制光谱输出进行了仿真,并采用现场可编程门阵列配合直接数字式频率合成器技术的方案建立了系统实验装置,实现了脉冲探测光和扫...
为了提高大功率轴快流CO2激光器的单根放电管的质量流量,得到更大的单根放电管的输出功率,对原有放电管的喷嘴、绕流环等结构进行了改进和优化,设计出一种新型的大质量流量放电管。采用数值模拟和实验验证的方法对新设计的放电管内的气体流动状态和输出功率进行分析,得到了工作气体的质量流量,放电管的输出功率以及工作气体在放电管内的流场分布...
为了形成胶体晶体-微纳光纤结构,采用提拉生长法,将单分散的聚苯乙烯微球在微纳光纤表面自组装生长成胶体晶体,并用扫描电子显微镜和光谱仪对胶体晶体的显微形貌和透射光谱特性进行了表征。结果表明,聚苯乙烯微球有序堆积,自组装成胶体晶体,其结构为面心立方密排结构,表面为面心立方结构的[111]面。胶体晶体-微纳光纤的透射光谱在1400.8nm处有透...
为了满足高精密测量领域对半导体激光器高稳定度的要求,设计了一种高稳定度、低噪声的半导体激光器控制系统。该控制系统由电流驱动和温度控制两部分组成,电流控制部分采用负反馈控制保持电流稳定,温度控制部分采用高度集成的MAX1978作为主控芯片,驱动半导体制冷器进行温度补偿。经过实验验证,电流在200m A范围内连续可调,电流控制精度高达1μA,...
为了找到一种适用于激光修锐砂轮工艺参量预测和优化的方法,采用神经网络和粒子群算法,建立了激光修锐砂轮工艺参量优化模型。首先构建了工艺参量与工件表面粗糙度之间映射关系的神经网络模型,然后基于预测模型采用粒子群算法实现工艺参量优化,最后采用粒子群算法优化获取的5组工艺参量进行了激光修锐试验。结果表明,样本值与神经网络仿真输出值...
为了研究双光子聚合加工光路系统对聚合效果的影响,使用ZEMAX软件对光路系统的3个主要部分,即扩束镜、扫描振镜和聚焦透镜分别进行了设计,然后将3个部分结合到一起,从整体上模拟了整个光路系统,并且在光路中放置探测器来监控激光光束的变化情况。从模拟结果中可以直观清晰地观察到激光光束的能量分布在光路中的变化情况,主要分析了扩束镜对最终...
为了实现石英光滤波器中心波长随角度变化不敏感的目的,利用石英光滤波器绕着平行于或垂直于石英光轴的方向旋转时,石英光滤波器输出中心波长漂移方向不同的原理,提出了一个新型的两级改进型的Lyot石英光滤波器滤波的方法,并进行了相关理论分析和实验验证。结果表明,当入射角小于18°时,这个新型的光滤波器的中心输出波长的确对入射角度的变化不...
为了改善传统硬件相位测量中存在电路复杂、测量精度低、工作频带宽窄等诸多缺陷,利用AD8302的良好高频测相能力,设计了一种新的激光外差干涉信号处理系统,分析了其工作原理,并取得了静态、动态实验数据。结果表明,系统测量误差小于0.5°,使外差干涉理论测量分辨率提高到0.088nm,更有利于微振动信号的测量。
为了满足大口径（800mm×400mm）矩形轮廓反射镜的结构稳定性设计要求,采用背部3点支撑方式,基于Bipod原理,为某超宽覆盖空间的相机主镜设计了一种新型柔性支撑结构。分析了反射镜各结构参量对其质量和刚度的影响,选取其中影响较大的参量作为设计变量,对镜体轻量化结构进行了优化设计,并进行了有限元分析。结果表明,优化设计后的反射镜组件具有较...
平面标靶的定位是3维激光扫描数据处理过程中的重要一环。为了减小中心坐标提取对多站数据拼接配准、不同坐标系转换、辅助定位等精度的影响,提出了一种基于最小二乘法、K-means聚类法以及扫描点反射强度值的新方法,并进行了理论分析和实例验证,取得了准确的定位数据。首先采用总体最小二乘法对扫描数据中的粗差点进行剔除,然后基于扫描点反射强...
传感器在铁路安全维护方面应用广泛。为了实现实时在线轨距测量,将激光技术与CCD图像式传感器相结合,建立车载轨距机器视觉检测系统。首先介绍系统的构成与工作原理,并提出基于去噪前置与距离变换算法的快速轨道轮廓中心线提取方法。然后采用强对比度拉伸和指数变换的方法进行图像增强,并结合高斯平滑与动态感兴趣区域对图像进行快速去噪前置处...
为了研究离焦量对激光超声信号幅值的影响,采用相同能量的脉冲激光辐照不同厚度的铝质试块进行了工件测厚的实验。光路会聚采用焦距100mm的平凸球面聚焦透镜,将该透镜固定于5维光学调整架上,调节水平轴旋钮以改变离焦量;利用中心频率5MHz的压电探头接收激光超声波信号,并记录所有试块在每个离焦量下的超声信号数据;依据信号之间的时间间隔,求出...
为了减小温度对半导体激光器输出光波长和功率稳定性的影响,设计了由恒流模块驱动半导体制冷器,通过改变恒流模块的电流来控制半导体制冷器的制冷量,利用分段积分的比例-积分-微分控制算法,选择最优控制参量,实现大功率半导体激光器的精密温控系统。系统包括高精度测温电路、控制核心DSP F28335、半导体制冷器控制电路、人机交互及通信模块。在5...
为了实现飞机泊位系统的精确性和实时性、保证激光扫描数据的可靠性,建立了基于双振镜的激光扫描系统。采用数据精简、去噪处理、坐标转换、距离值补偿等数据处理技术,对激光扫描系统的数据进行了误差分析和噪声分析,通过机场的实地测试,取得了飞机泊位过程中的激光扫描数据。结果表明,通过对激光扫描数据的处理,可以实现飞机的准确泊位,与飞机...
为了研究有限长激光脉冲在部分离化等离子体中的传播特性,采用变分法推导出有限长激光脉冲在部分离化等离子体中的参量演化方程,分析了尾波场、相对论自聚焦和部分离化非线性极化强度的影响因素;通过分析焦斑半径和脉冲宽度满足的耦合方程,讨论了横向和纵向尾波场影响下的激光脉冲传播特性。结果表明,由于焦斑半径和脉冲宽度的耦合,激光脉冲在部...
为了满足光码分多址系统中不同用户能够获得不同发送速率的需求,根据所需地址码的容量和码重,通过MATLAB编程,设计出没有重复数字的间隔集,得到具有理想相关性的多码长地址码。根据该地址码的构造特点推导计算出该地址码的误比特率,并绘制出误比特率随同步用户数变化图。设计并仿真了多速率光码分多址系统,分析了误比特率和系统性能。结果表明,...
微脉冲激光雷达是探测气溶胶的有效工具。为了验证探测的准确度,对一台微脉冲激光雷达观测数据采用Fernald算法进行反演,得到了南京北郊上空的气溶胶光学厚度,并将反演结果同太阳光度计观测数据、喇曼-瑞利-米雷达观测数据和中分辨率成像光谱仪的标准气溶胶产品进行了比较。结果表明,它们之间具有一定相关性。微脉冲激光雷达是反演气溶胶光学厚...
为了获得高功率、高光束质量的1064nm激光,采用凹透镜作为补偿透镜来补偿激光棒的热透镜效应。对补偿透镜的选取进行理论分析,并使用所设计的包含补偿透镜的平平谐振腔Nd∶YAG激光器进行了实验验证。在实验中,使用焦距为250mm的凹透镜、透过率为30%的输出耦合镜,获得了55W的高功率、高光束质量的1064nm激光输出。结果表明,此项研究对高功率、高...
为了降低噪声对高光谱异常检测结果的影响以及提高异常检测率,提出了一种基于改进最小噪声分离（MNF）变换的新型高光谱异常检测算法。首先对传统的MNF变换进行改进,采用加权邻域均值法对噪声矩阵进行估计,对邻域内每一个像元给予一个特定的权值,提高背景像元在邻域矩阵中的比例,进而抑制噪声像元的比例,通过差值计算提取噪声信息,然后应用改进...
为了提高传统线性半导体激光器电源的电能转换效率、输出电流的动态响应以及对负载电压的自适应能力,采用两相两重斩波变换技术,设计了一种半导体激光器用2kW直流驱动电源。测试并分析了该电源在激光系统中的静态特性、动态特性以及两相两重斩波变换电流源的效率。结果表明,电源对负载电压自适应能力强,具有较好的矩形输出特性;直接驱动激光二极...
为了实现玻璃中气泡尺寸的在线测量,基于激光视觉原理,采用线结构激光器、线阵CCD相机和运动控制系统在实验室搭建玻璃气泡的动态测量系统。投射到玻璃表面的线结构激光光斑经变焦镜头成像在相机的光敏阵列上,相机的横向扫描与运动平台的纵向扫描配合,利用Sapera Cam Expert图像采集软件获得玻璃气泡的灰度图像;理论上讨论了图像的纵向和横向精...
为了研究飞秒激光诱导的硅材料周期表面结构,采用了理论分析和实验验证相结合的方法,对波纹周期与入射激光波长之间关系的理论分析计算,得到了单晶硅表面波纹周期约为800nm,研究了1kHz的飞秒脉冲（中心波长800nm,脉宽35fs）加工单晶硅引起的波纹结构。结果表明,在功率密度略大于样品损伤阈值的条件下,单晶硅表面形成了清晰的平行等间距直线周期...
为了改善H13钢表面性能,采用激光熔覆方法,在H13钢表面制备了Co42高硬度涂层。对不同工艺下涂层的稀释率、粗糙度、表面形貌、显微组织及硬度分布等进行了测试分析。最佳工艺参量为离焦量20mm、扫描速率1.7mm/s、脉宽2.0ms、频率30Hz。此参量下制备的熔覆层厚度约为230μm,显微组织为致密细小的枝晶结构,与基底形成了良好的冶金结合。自熔覆层至...
随空间入射角的连续变化,格兰-付科棱镜的光强透射比曲线会产生较大的波动。为了抑制这种波动,利用偏振光实验系统对格兰-付科棱镜的光强透射比进行了实验,并在假设棱镜空气隙间存在多光束干涉的条件下,对棱镜的光强透射比实验的过程进行了数值模拟。模拟结果和实验结果吻合的非常好。首次相对定量地给出了格兰-付科棱镜的光强透射比曲线随入射...
为了克服光在弱湍流大气条件传输时,光强闪烁造成的突发错误,理论分析了基于开关键控、脉冲位置调制、差分脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制方式的自由空间光通信系统性能。首先推导了无线光通信未编码系统在各调制方式下的平均误比特率公式;在此基础上,将低密度奇偶校验码和置信传播算法应用到无线光通信系统中,研究了相应系统模型下的译码,并在...
为了有效对抗时间延迟积分电荷耦合器件成像设备的干扰,采用脉宽为10ns、波长为1.06μm的脉冲激光对其进行了干扰实验。分析了干扰现象与机理,采用数字图像处理方法测量了饱和阈值。结果表明,当激光能量密度为1.33m J/cm^2时,时间延迟积分CCD达到饱和;提高激光重复频率可以取得更有效的干扰效果。
激光散斑在相干光成像、全息术、多模光纤通信、计量等领域具有重要的应用。为了对激光散斑进行评价,提出一种在频域采用散斑图像功率谱谱宽作为激光散斑评价的方法,设计了一种基于光纤振动的功率谱散斑评价实验装置。采用0.5W,532nm激光作为光源,通过电压驱动音圈电机振动光纤对激光散斑进行控制,利用CCD图像采集卡采集图像后,分别采用散斑图像...
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