利用双向反射分布函数描述目标表面的散射特性是最成熟和常用的方法，其关键在于如何快速准确地获取双向反射分布函数中的各特征参量。基于Cook-Torrance模型对目标表面散射进行建模，使用1550 nm激光对黑漆涂层金属进行探测，将测量数据用遗传-禁忌搜索混合算法进行反演，来获得模型中的未知参量。对比遗传算法和遗传-模拟退火混合算法可知，该算法优化了迭代次数，减小了计算误差，得到与实验值吻合的理论计算值。该研究提供了一种快速准确得到双向反射分布函数中未知参量的计算方法。
散射 双向反射分布函数 遗传算法 禁忌搜索算法 涂漆金属 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2129001
非接触式三维视觉测量广泛应用在工业制造质量检测中。针对工业金属零部件检测的应用场景，提出了一种基于线结构光旋转扫描和光条纹修复的三维视觉测量方案。首先，通过基于线结构光投影的计算机视觉技术，设计了线结构光旋转扫描视觉子系统，并对工业相机、线结构光平面和旋转扫描中心轴进行标定；然后，针对采集到的光条纹图像存在低灰度区域缺失数据的问题，提出了基于缺失区域自适应灰度增强的光条纹中心线提取算法，有效修复了被测零部件的线结构光投影条纹；同时，利用文中提出的线结构光三维视觉测量方案，通过重建标准球棒的表面点云计算两球直径和球间距来评价测量系统的精度，测量系统精度优于0.06 mm；最后，进行金属轮毂外轮廓形貌测量，通过重复性实验计算轮毂外轮廓最大半径，验证重复性误差优于0.03%。实验结果表明：该方法可以无损伤、高效率、高精度地实现工业金属零部件三维测量，弥补了接触式三维测量方法的缺陷。
三维视觉测量 线结构光 标定 3-D vision measurement line structured light calibration 红外与激光工程
2022, 51(2): 20210894
1 南京理工大学 信息物理与工程系, 南京 210094
2 盐城师范学院 物电学院，江苏 盐城 224002
针对光纤微缺陷检测问题，提出了一种基于激光的光纤微缺陷检测方法，分析了光纤微缺陷的基本结构以及激光检测法的原理，并以此搭建了实验装置，进行了缺陷检测实验.实验中用准直氦氖激光束横向入射光纤,在光屏上得到光纤前向散射图样的分布图像，然后对图像进行处理.通过与显微镜观察法的实验结果比较，发现激光检测方法可有效地进行缺陷检测，其检测结果与显微镜直接观察法一致，可以作为光纤拉制后、涂覆层前的缺陷复测.
光纤光学 物理光学 光学检测 强弯曲 散射图样 缺陷检测 Fiber optics Physical optics Optical detection Strong bending Scattering pattern Defect-inspection
考虑了动态 Stark 移位,通过计算双光子过程中压缩相干态的保真度,讨论了双光子 J-C 模型中能级的动 态 Stark 移位和光场的压缩因子 对量子态保真度的影响。研究表明:保真度的演化呈现明显的量子崩塌－复苏振荡。当考虑动态 Stark 移位时, 通过比较可以明显看出,在量子信息的处理和传递过程中,原子、场和系统的保真度明显好于不考虑动态 Stark 移位的情形。 初始场强调制了原子、场和系统保真度演化的量子崩塌复苏周期,使场保真度演化中的振荡脉冲变窄。同时,压缩因子 影响着体系中原子和场之间的能量交换。
量子光学 压缩相干场 双光子跃迁 保真度 动态Stark移位 quantum optics squeezed coherent field two-photon transition fidelity dynamic Stark shift
将高功率脉冲激光作用于金属元靶,探测激光诱导等离子体在靶上产生的电学信号.研究了作用激光能量的差异对等离子体电信号的影响,实验结果表明随着激光能量的增加电信号脉冲幅度逐渐增大并趋于饱和.同时,将激光烧蚀过程中的靶材等效为瞬态电流源,初步建立了激光诱导等离子体等效电路模型,并将该模型应用于激光烧蚀金属靶,对靶上电信号的产生机制进行了详细讨论.
激光等离子体 金属元靶 电学信号 等效电路模型 原子与分子物理学报
2007, 24(5): 977
将高功率脉冲激光作用于金属元靶产生等离子体,实验测试了并分析了靶上电势信号的时间演变规律及其成因,同时实验研究了激光能量、靶材料、靶结构等因素对靶上电势信号的影响.
激光等离子体 金属靶 电势信号 原子与分子物理学报
2007, 24(z1): 119
南京理工大学,信息物理与工程系,南京,210094
利用Nd:YAG脉冲激光烧蚀Cu靶材,实验研究了不同激光能量下等离子体诱导靶上电势的演变规律.结果表明:靶上电势信号呈现显著的双峰结构,第一个峰出现在激光烧蚀开始之后约20 ns,持续时间仅约50 ns;而第二个峰出现约35μs之后,持续时间达到了上百微秒.通过对实验结果的详细分析可知靶上电势信号的产生是激光等离子体荷电效应引起的,并提出了等离子体对金属靶的静电感应、电荷复合-转移效应机制,解释了靶上电势信号的演变规律.
激光等离子体 金属靶电势 静电感应 电荷复合-转移作用
从冲击波基本性质出发,在冲击波压缩层内物质密度均匀的前提下,结合流体力学守恒方程得到冲击波压缩层的机械能通用表达式.继而,分析了激光等离子体球面衰减冲击波情况下冲击波压缩层机械能演变,发现压缩层内的机械能随着冲击波的外向传播出现增大;进而提出波后等离子体区域可能存在其他储能机制,该能量在不断向外界输送能量.最后通过铝靶熔蚀实验,证实了等离子体区域内存在电场能.
激光等离子体 电场能 压缩层 冲击波
考虑到光纤在弯曲后由于内应力的作用会引起的折射率改变，对单模光纤弯曲损耗的理论模型进行了修正，并将修正前后的理论模型的计算结果与实验结果进行比较．结果表明，修正后的理论模型计算结果更加符合实验值，这为分析强弯曲状态下单模光纤的导光特性提供了重要的参考依据．
单模光纤 弯曲损耗 内应力 保角变换 Mono-mode fiber Bending loss Internal stress Conformal transformation
南京理工大学,信息物理与工程系,江苏,南京,210094
使用Beam Profile2350光束诊断仪测量了氦氖激光和半导体激光两种典型光源的光束特性,并分析了将它们作为激光尘埃粒子计数器的光源时,其在光敏区所产生光场的不均匀性.同时讨论了光场不均匀对计数器性能的影响,计算了两种不同光源下,计数器计数效率和分辨比率的差异.结果表明,以半导体激光作为计数器光源时,光敏区的光强均匀性更好,计数效率更高,粒径的分辨比率较氦氖激光作用时提高了17%,增大了粒径的有效测量范围.
激光尘埃粒子计数器 光敏区 粒径分辨比率 计数效率 LPCS Sensitive volume Distinguishability of particle diameter Counting rate
