基于数学形态学的小孔径高斯光束光斑半径测量方法

为减小现有的激光光束光斑半径测量方法的测量误差,设计基于数学形态学的小孔径高斯光束光斑半径测量方法。对小孔径光斑几何特征进行划分,计算探测误差,获取光斑能量在探测器光敏面上的均匀分布函数,得到质心点到光斑轮廓点的距离。建立高斯光束光斑轮廓模型,获取位置轮廓的灵敏度,并计算其在某光斑点位的能量值,通过质心点的误差函数,得到光斑点的轮廓函数。基于数学形态学设计光斑半径测量方法,计算不同方向与尺度元素在对角线上的梯度幅值,得到激光光束光斑的半径长度。分析光照强度与发射角对测量精度的影响,实验结果显示:在该激光光束下,光照强度为80且发射角度为1.8时,测量误差最小。对比4种测量方法的测量误差,由数据可知,数学形态学的测量方法误差最小,可见该方法优于其他测量方法。

刀口法测量高斯光束光斑半径研究

根据高斯光束光强分布公式,讨论了P(x)%/(1-P(x)%)为任意值时,高斯光束光斑半径与刀口-光斑中心距比值及相应的光斑半径的测量误差;根据理论分析结果,在P(x)%为不同值条件下,对基模高斯光束光斑半径进行了实验测量,实验结果与理论分析符合较好。

输入光束光斑半径变化对BOE整形环的影响

在已设计的 16阶用于将He Ne基模高斯光束转换为厚环形光束二元光学元件基础上 ,模拟计算了输入光束光斑半径变化对所设计的二元光学元件整形环效果的影响 ,模拟结果显示 ,当光斑半径偏离设计值在± 5 0 μm范围内 ,环上均匀性的均方误差不超出设计值的 5 %。同时 ,给出了输入光斑半径为 1.74 5mm时的实验结果及6 6

套孔法测量激光光束光斑半径方法探讨

对套孔法中的光阑法与光点法测量激光光斑半径实验中光阑半径的选取进行了分析,实验表明:光阑法所用的光阑半径等于待测光斑半径时,实验结果误差最小;同样用光点法测量高斯光束的光斑半径存在最小针孔直径.

基于数学分析的高斯光束光斑半径测量方法

采用光阑法和光点法测量高斯光束光斑半径时,未对光斑图像进行增强处理,导致测量精准度较低,为了解决该问题,提出了基于数学分析的高斯光束光斑半径测量方法研究。根据高斯光束瞬时辐射照度示意图,求解电场振幅和辐照度时域平均值,从而得到高斯光束光强分布情况。依据分析结果采用数学分析法建立光斑几何模型,重构多维度数据,将重构数据块映射到一个新的坐标系之中,使数据差异性达到最大,并增强处理光斑图像。参考光斑图像增强结果获取光斑边缘特征中的最佳特征点,使用最小二乘法进行边缘拟合,以此来提高拟合精准度,最终完成对高斯光束光斑半径的测量。通过实验结果表明,该方法测量误差最大为230μm,最小为20μm,相比于其他两种测量方法来说测量结果较为精准,充分验证了该方法的可行性与优势性。

三维激光切割光斑半径补偿技术的研究

分析了三维激光切割光斑半径补偿的原理,提出了一种基于激光光轴矢量的激光光斑半径补偿算法。对空间平面曲线依据平面光斑半径补偿原理进行补偿计算,对空间直线提出了基于激光光轴矢量的4种过渡方式及补偿原则,建立了准确的激光光斑补偿模型。

氦氖激光束光斑半径及发散角测量方法的改进

随着激光在我们现代生活中越来越多地应用,需要更深入地研究激光物理参量。氦氖激光束光斑半径及发散角是激光器的两个重要物理参量。通过对两个参量测量实验的研究,对常规测量方法进行改进,得到一个更简便测量光斑半径的方法。并对两种测量方法分别进行了几个不同位置光斑半径的测量,对测量数据进行比对分析研究,得出改进后的测量方法具有简单及精确度较高等优点。此外,对测量位置选择范围进行了一些讨论。这些研究内容有助于人们加深对激光器的了解和认识,为更好的应用激光提供一些科学依据.

广义高斯光束中光斑半径和曲率半径特性研究

为了研究广义高斯光束特性中未曾研究过的光斑半径长短轴(wmax,wmin)的最小值位置(lwmin,lwmax)和曲率半径R1,R2两个特殊位置的突变点(lR1,lR2)之间的关系,并由它们的关系发现广义高斯光束的一些新的特殊性质,先采用abc参量法进行理论推导,得出无法得到lwmin,lwmax,lR1,lR2位置关系的简单解析解表达式,进而采用计算机软件进行数值分析,得到它们与初始点参量wmax,0,wmin,0,R1,0,R2,0以及旋转角φR1相应的关系图。结果表明,光斑半径长短轴的最小值位置始终处于曲率半径两个极值的突变位置之间,且lwmin,lwmax,lR1,lR2大致分布在l=0附近,lwmin相比较其它三者而言,出现明显不连续突变情况,这对实际普遍情况下的广义高斯光束是成立的。

弱风条件下斜程海洋湍流中涡旋光束的传输特性

光束在海洋介质中传输会极大地受到海洋湍流的影响。此外,涡旋光束轨道角动量的复用会极大地提高系统容量,因此研究涡旋光束在海洋湍流中的传输具有重要意义。在水平海洋湍流理论基础上,创新性地构建了斜程路径上海洋湍流相位屏模型,以相位结构函数为依据验证了海洋湍流相位屏的准确性,根据多相位屏法搭建准直高斯涡旋光束在海洋湍流中的上行传输链路模型。数值模拟并分析了不同天顶角、海洋湍流内外尺度及拓扑荷数等其他海洋湍流参数对准直高斯涡旋光束经海洋湍流上行传输的光强及相位分布、光束漂移、轴上闪烁指数和长曝光光斑半径的影响。结果表明:涡旋光束的拓扑荷数越小、天顶角越小,光束受到湍流的影响越大;在海洋湍流上行传输链路中,准直高斯涡旋光束的光束漂移、轴上闪烁指数及长曝光光斑半径随海洋湍流外尺度的增大而增大,且主要受传输距离的影响;理想情况下,取海洋湍流外尺度为无穷大,会高估湍流对光束的影响;由于涡旋光束的本身特性,拓扑荷数对光强及相位分布和长曝光光斑半径的影响也较为显著。

圆形LED阵列的光斑发散特性研究

为了获得圆形发光二极管(LED)阵列的光斑发散特性,利用单个LED芯片的照度公式推导出圆形LED阵列的照度公式、光斑半径和发散角公式。采用数值计算方法对圆形LED阵列光斑的发散角随m值、随阵列半径以及随目标距离的变化规律进行了理论分析,取得了这3种情况下光斑发散角的变化数据。结果表明,光斑发散角随m值的增加而减小,随阵列半径增加而减小,随目标距离的增加而增大。这一结果对利用圆形LED阵列来实现照明设计是有帮助的。

LED大型圆形阵列的光斑照度均匀性

应用LED芯片的照度公式以及LED大型圆形阵列照度分布的对称性,建立了研究LED大型圆形阵列照度均匀度的物理模型,推导出计算LED大型圆形阵列照度均匀度的公式。利用该公式研究了LED大型圆形阵列照度均匀度随阵列半径、随m值以及随目标距离的变化规律。得出:照度均匀度随阵列半径的增加而非线性地增大;照度均匀度随m值的增加而非线性地增大;照度均匀度随目标距离的增加而非线性地减小。这些规律为提高LED大型圆形阵列的照度均匀性提供了理论依据,也为LED大型圆形阵列的照度均匀性设计提供了研究方向和计算方法。弥补了之前研究LED阵列照度均匀性其研究方法上的不足。

大型LED矩形阵列光斑照度的均匀性研究

应用LED芯片的照度公式以及大型LED矩形阵列照度分布的对称性,建立了研究大型LED矩形阵列照度均匀度的物理模型,推导出计算大型LED矩形阵列照度均匀度的公式。利用该公式研究了大型LED矩形阵列照度均匀度随目标距离、长宽比以及m值的变化规律。得出:照度均匀度随目标距离的增加而非线性地减小;照度均匀度随长宽比的增加而非线性地增大;照度均匀度随m值的增加而近似成线性地增大。这些规律为提高大型LED矩形阵列的照度均匀性提供了理论依据,也为大型LED矩形阵列的照度均匀性设计提供了研究方向和计算方法。弥补了之前研究LED阵列照度均匀性方法上的不足。

LED方形阵列光斑的发散特性研究

利用单个LED芯片的照度公式推导出LED方形阵列的照度公式、光斑半径和发散角公式,利用LED方形阵列的光斑半径和发散角公式研究了LED方形阵列光斑的半径和发散角随目标距离、随m值以及方形阵列的边长的变化关系。得出了这三种情况下光斑半径和发散角的变化规律。这些规律的获得为利用LED方形阵列来实现照明设计提供了定量的理论依据。

光斑性质对四象限探测器测量精度的影响

基于四象限探测器光电探测的工作原理,从理论上详细分析了光斑性质对探测结果的影响,通过数值仿真得出了光斑大小和光斑强度与测量精度的关系。并利用实验平台验证了分析结果,最后提出了几种减小光斑性质对探测结果影响的措施。为估算由光斑性质造成的测量误差提供了理论依据,并对实际应用中选择合适激光光源具有一定的指导意义。

激光光斑特性测量方法研究

在卫星激光测距系统中,激光光斑特性的好坏关系到测距成功与否,而经望远镜出射后的真实激光光斑特性尤为重要。为了准确掌握经望远镜出射后的激光光斑特性,提出了一种精准测量激光光斑特性的方法。首先将激光照射在一定距离的漫反射屏上,利用CCD相机采集激光光斑的漫反射图像,同时利用安装在漫反射屏上的能量计实时记录光斑相应区域的激光能量,然后结合激光光斑的CCD图像以及光斑相应区域的能量分布,分析计算激光光斑的特性参数。详细给出了激光光斑的测量原理、实验方案以及数据处理方法,并通过实测数据精确计算出经望远镜出射后的激光光斑半径、发散角、平均能量密度分布等参数。实验结果表明,本测量方法具有测量精度高、响应速度快、操作简单、易于控制等优点,在激光光斑测量方面具有重要的应用前景。

谈高中几何光学中透镜所成的光斑分类及问题解答的多值性

我们知道,要想在光屏上成清晰的象,至少要具备二个条件:一是光源能成实像,二是屏到透镜距离必须等于像距,如果不同时具备上述条件,光屏上往往只形成光斑,下面就谈谈有关斑的分类及有关问题解答的多值性。

面向车载导航激光雷达的光学系统优化设计

在智能车载激光雷达导航系统中,为了在不改变光学系统尺寸的条件下尽量提高激光回波信号检测能力,对激光雷达的光学发射接收模块进行了优化设计。通过ZAMAX完成了非球面面形参数设计,优化后剩余球差仅为1.0 m,光斑能量集中度提高,均方根半径达到0.23μm,光斑有效直径小于0.38 mm。实验分别对优化前后的光斑半径进行了测试对比,结果显示:优化后光斑直径约为优化前的1/10。在此基础上,完成目标三维点云获取,优化前后特征点的位置解算精度平均误差分别为9.7%和2.9%。验证了在不改变光学系统尺寸的前提下,通过优化设计光学系统参数可以提高系统信噪比。

基于半导体泵浦倍频绿光激光器的探究性实验设计

为探究在谐振腔中倍频晶体位置对绿光激光器输出功率的影响,利用半导体泵浦固体激光实验仪设计了腔内和腔外倍频绿光的探究性实验。分析了绿光倍频效率与基频光束的功率密度及光斑半径之间的关系,分别测量了磷酸钛氧钾(KTP)倍频晶体位于谐振腔内部和外部不同位置时,532 nm倍频绿光的输出功率。其中在腔外倍频实验中,分别设计了腔外不加透镜时KTP晶体位于腔外不同位置,以及加上透镜时KTP晶体位于聚焦位置两种实验方案。同时,在实验中引导学生利用谐振腔理论和高斯光束传输理论等激光原理计算1064 nm基频光在腔内外不同位置的光斑半径,分析了KTP晶体在不同位置时532 nm倍频光输出功率出现差别的原因,以及利用透镜聚焦提高激光功率密度以达到提高倍频效率的方法。

三维振镜激光扫描系统的控制算法及其应用

研究开发了一套低成本的国产三维动态聚焦振镜扫描系统 ,并成功应用到快速成型设备中 .给出了三维动态聚焦振镜扫描系统的控制算法 ,及其在快速成型设备SLS(设备型号为ΗRΡS Π)中的应用 .

光热反射技术测量材料热扩散率的一种新方法

提出一种利用调制光热反射(MPR)技术测量固体材料热扩散率的新方法.通过比较待测样品与已知热扩散率材料幅频特性的差异,得到待测样品的热扩散率.理论分析表明,在利用MPR频响法测量材料热扩散率时,该方法无需测量泵浦和探测光斑半径的大小,可有效地避免泵浦和探测光斑半径的测量误差对热扩散率测量的不利影响.实验结果说明了上述方法的可行性.