光学 精密工程
2023, 31(19): 2809
为了进一步探索高阶和分数阶涡旋光的高效产生方法, 利用相关计算程序模拟了涡旋光相位全息图, 搭建了相位全息法产生涡旋光的光路, 研究了整数和分数阶涡旋光的光场分布特点。实验结果表明: 当产生轨道角动量拓扑荷数l=1~200整数阶的涡旋光时, 涡旋光束图的中心暗斑在一定范围内会随拓扑荷数的增大而增大, 超过一定数值范围后, 受限于仪器参数的涡旋光质量会降低; 当产生l=8.1、8.4、8.8分数阶的涡旋光时, 涡旋光相位出现分数分布, 径向缺口随分数阶拓扑荷数增大而逐渐向整数阶演化。
涡旋光束 轨道角动量 相位全息图 螺旋相位 空间光调制器 vortex beam, orbital angular momentum, phase holog
1 战略支援部队 信息工程大学 信息系统工程学院，郑州 450001
2 中国人民解放军31437部队，沈阳 110000
提出了一种基于等光程差原理设计的紧凑宽带Rotman透镜波束赋形网络，用于5G毫米波通信的天线阵列多波束实现。首先，详细介绍了Rotman透镜的基本原理；然后，利用二等分功分器替代传统的单端口馈电模式，产生高定向波束，降低相邻端口处的能量损失以及透镜内部能量的散射；最后利用切比雪夫多枝节匹配变换器，优化原有的锥形阵列输出端口，在保证宽频带的条件下，缩短原有匹配端口尺寸，使得透镜整体尺寸减少20%，实现了Rotman透镜的紧凑性。改进模型的实测结果表明，该透镜工作频带为16.5～33.8 GHz，其中在17.2～32 GHz，S11优于15 dB，扫描角度为±30°。该透镜结构简单紧凑，能够有效地为相邻阵元提供稳定的相位差信号，很好地实现5G毫米波阵列多波束的目标。
Rotman透镜 宽带 多波束 毫米波 阵列 Rotman lens wideband multi-beam mm-wave array 强激光与粒子束
2021, 33(3): 033006
中国航空制造技术研究院高能束流加工技术重点实验室, 北京 100024
基于6 mm厚TC4钛合金扫描振镜激光-TIG复合焊接试验, 着重研究了焊接电流、送丝速度、多参数协同作用对复合焊缝成形的影响。结果表明, 在复合焊接过程中, 焊接电流对焊缝熔宽的影响较大, 激光功率对焊缝熔深的影响较大, 送丝速度同时对焊缝余高和熔深产生较大的影响。此外, 只有当焊接电流达到一定阈值时, 焊缝表面没有明显的焊接飞溅, 且该阈值与激光焊接热输入呈反相关。因此, 若想获得良好的复合焊接质量, 应控制合理的送丝速度并与复合焊接的整体热输入相匹配。
钛合金 扫描振镜激光 复合焊接 焊缝成形 titanium alloy scanning galvanometer laser hybrid welding weld appearance
基于1.0 mm厚6A02铝合金光纤激光填丝焊接试验, 选取具有全熔透特征的三组不同焊缝成形的焊接接头, 着重分析了焊缝背宽比Rw对接头性能的影响。结果表明: 在一定范围内, 随焊缝背宽比Rw的逐渐增加, 接头的拉伸强度逐渐降低, 并伴随着焊缝平均熔宽和焊接接头横截面熔化区面积的逐渐增加, 焊缝中心显微组织逐渐粗化, 接头软化现象更加显著。经历固溶时效热处理, 焊接接头的拉伸性能恢复到较高水平。当焊缝背宽比较小时, 无论是焊态还是热处理态, 接头的综合拉伸性能均最佳。因此, 获得较小焊缝背宽比Rw的全熔透焊接接头是保证更好接头质量的有效措施之一。
焊缝成形 焊缝背宽比Rw 拉伸性能 显微组织 weld appearance the back width to surface width ratio (Rw) tensile properties microstructure
采用龙格-库塔算法对激光与半导体双量子阱系统相互作用的密度矩阵方程进行数值求解，研究了不对称半导体双量子阱系统中电子布居转移的相干控制。研究表明，调节激光场强和脉冲时间延迟可控制两个下能级间的粒子数转移；利用激光场相对相位可精确地控制布居转移几率。这些结果在相干叠加态制备、量子纠缠和量子信息处理等领域具有潜在的应用价值。
量子光学 布居转移 量子阱 受激拉曼绝热通道
天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
针对车辆外廓尺寸的精确快速测量，本文提出一种激光光幕和CCD 相结合的动态测量方法。本方法采用安装在龙门架顶角的两台CCD 相机快速采集被车辆高度调制垂直投射的激光点图像，并应用区域生长质心匹配算法提取边缘投影数据测量车辆的宽度；采用车身侧面序列图像拼接获取车辆侧面全景图像，并对全景图像做一阶投影差分处理精确定位车头和车尾，根据摄像机透视模型测量车辆的长度，并结合宽度边缘分布数据修正长度的测量精度；采用FPGA 获取垂直安装的红外光幕侧投影数据测量车辆的高度。本方法与传统的激光雷达和红外光幕的测量方法比较，具有占用场地小，安装结构简单，抗干扰能力强和测量精度高的优点，经过车辆外廓尺寸的现场测试实验，结果表明该方法测量误差小于1％，平均耗时低于50 s，验证了本测量方法的准确性和实时性，且本方法具有较强的鲁棒性和重要的应用价值。
计算机视觉 车辆外廓尺寸 图像拼接 汽车安全与运营 智能交通 computer vision measurement vehicles’ size detection image mosaic automotive safety and operations intelligent traffic system
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
油田生产过程中排出的超标污水既污染土壤环境又危及水生资源，必须对油田污水进行在线水质监测，实时反映污染物指标，减小对环境的威胁。基于近红外光的吸收透射和散射原理，设计了能同时检测出油田污水中油分和悬浮物含量两个参数的测算模型；选择合适波长，利用三波长法进行光电检测；搭建了插入式污水油分和悬浮物在线检测系统。实验结果表明：该测算模型准确、可靠，可同时检测出待测液中的水中油分和悬浮物的含量，相对于常规的水中油分红外光度检测法和水中悬浮物重量检测法，提出方法的检测误差小于6%，该方法对实际应用有较大参考的价值。
光电检测 水中油 悬浮物 透射 后向散射 photoelectric detection oil in water suspended matters transmission back scattering 红外与激光工程
2015, 44(11): 3431
上海交通大学 电子信息与电气工程学院, 上海 200240
针对目前临床上应用的便秘诊断措施有创且诊断效果不理想的问题, 开展了基于无创检测设备获得胃肠道生理信息的研究。利用非线性分析方法分析人体结肠动力并找出正常人和便秘病人之间的区别, 为临床诊断便秘提供参考。对8个正常人和10个便秘病人的结肠压力数据进行了分析。首先, 通过阈值和集合经验模态分解(EEMD)有效滤除了结肠压力数据中的呼吸, 咳嗽, 电磁干扰等噪声; 然后, 提取了表征结肠动力的特征参数如结肠收缩频率, 动力指数, 平均收缩波峰值; 最后, 通过t检验比较了正常人和便秘病人结肠特征参数。结果显示: 正常人和便秘病人的收缩频率, 动力指数有明显统计不同 (p<0.05); 然而, 正常人和便秘病人的平均收缩波峰值没有明显统计差别。分析表明, 收缩频率、动力指数可以区分正常人和便秘病人。
无线胶囊 无线传感器 慢传输型便秘 结肠动力学 集合经验模态分解 wireless capsule wireless sensor slow transit constipation human colonic motility Ensemble Empirical Mode Decomposition(EEMD)
北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室, 北京 100024
在2.5 mm厚6061铝合金光纤激光穿透焊接实验的基础上，着重研究了焊接热输入对焊缝成形的影响。结果表明，光纤激光穿透焊的焊缝熔宽随焊接热输入的增加而增加，且背面熔宽的增幅更快。激光功率越高，获得稳定全熔透焊缝的热输入调节范围越大。焊接接头熔合区附近为柱状晶组织，焊缝中心为柱状晶和等轴晶的混合组织。随焊接热输入的逐渐降低，焊缝区显微组织逐渐细化，且混合组织中等轴晶所占比例逐渐减少。另外，随热输入的逐渐降低，焊缝区的平均显微硬度缓慢增长，焊缝区上部和下部的显微硬度数据分散性逐渐减小，当焊接热输入约为90 J/mm时，焊缝上部和下部的显微硬度对称性最好。
激光技术 6061铝合金 光纤激光焊接 穿透焊 焊缝成形 显微组织 显微硬度 中国激光
2014, 41(12): 1203001
