激光损伤残余应力三维检测技术

为了准确测量残余应力的分布情况,提出一种基于反射式暗场白光数字全息的残余应力三维检测技术。该技术将激光损伤点附近区域沿着轴向以数值化的形式离散成多层,每层的暗场反射光强度正比于该层光学双折射的轴向梯度,因此利用白光数字全息测量每层暗场反射光强度,即可结合光弹效应重建各层的剪切应力。通过对激光损伤的熔石英玻璃测量,实际验证所提技术可以对样品的三维残余应力分布进行准确重建,且轴向分辨率可达10 μm。实验结果表明,所提技术可以提高加工工艺和衡量产品的质量。

纳秒激光辐照划痕表面熔石英的热应力模型

为了研究激光辐照含有表面划痕的熔石英的热应力特性,基于电磁场、热传导及弹塑性力学理论,建立了适用于不同表面缺陷类型的纳秒脉冲激光辐照熔石英的热应力数值模型。利用该模型计算得到平滑表面和划痕表面熔石英在激光辐照后的温度场分布和应力场分布,并通过搭建的激光损伤测试及应力在线测量系统实验验证了所建模型。研究结果表明,熔石英的表面结构引起的光场调制会导致激光辐照后熔石英内部应力增强,并且应力大小与其表面结构尺寸密切相关。研究结果不仅有助于分析含有表面划痕的光学元件的激光损伤机理及残余应力,而且能够对激光加工的热应力调控提供理论依据。

基于波前传感的快速自动聚焦技术及其应用

光学显微技术以其特有的优势广泛应用于生物医学领域。在显微成像中,样品聚焦是实现高质量成像的重要前提,对于传统的基于图像分析的自动聚焦技术,大量的多焦面数据采集限制了其广泛应用。本文提出了一种基于波前传感的快速自动聚焦技术,仅需采集三幅离焦强度图,通过求解强度传递方程提取离焦相位并获得离焦波前,随后将此波前沿光轴方向数值传播,最后对得到的一系列强度信息进行在焦评价,定位在焦位置。此外,为了进一步加快自动聚焦速度,本文还在硬件方面结合GPU并行运算,在算法方面通过减少像素数量明显提高了波前传感自动聚焦技术的效率。快速波前传感自动聚焦技术只需记录少量的多焦面数据,操作简单,且聚焦速度快,精度高,可应用于显微成像系统进行高质量的在焦观察和测量。