高重复频率脉冲功率技术及其应用：（6）代表性的应用
摘要：综合介绍了高重复频率脉冲功率在材料、环保、生物·医疗、光源和高能加速器领域的代表性应用.采用脉冲功率的离子注入和表面改性已经被用于工业产品。废气和废液处理的研究成果正在向实用化接近。使用脉冲电场的杀菌和癌症治疗正在吸引很多学者和厂家,因此脉冲功率在生物医学领域的应用前景是非常乐观的。另外,决定未来集成电路工艺标准的极紫外光源已逐步走向生产线。高能加速器上的闸流管会渐渐被功率半导体器件取代。引射系统排气装置的数值模拟
摘要：为削弱引射系统尾气对光传输的影响,依据将尾气排放到光传输区域以外的设计思路,运用数值模拟的方法,对引射系统排气管道内的流场特性及尾气射流影响区域开展了研究.通过对直管道以及弯管道内流场特性的数值分析和比较,给出了一种排气管道的结构设计方式.在给定系统出口速度的情况下,运用多组分输运模型,分别对无自然风和有侧向自然风状态下的尾气影响范围进行了分析,初步确定了尾气射流排出系统后的影响区域,并依据尾气影响区域,对管道长度及布置方式进行了研究.场景自适应的红外焦平面成像动态范围调整技术
摘要：针对红外焦平面对辐射强度较大的目标输出动态范围不足的问题,提出了一种场景自适应的红外焦平面成像动态范围调整技术.包括3个方面的内容：从图像中提取目标灰度特征,获取动态范围自适应依据;结合最小均方自适应滤波算法,对调整依据进行滤波预测后给出调节值;把灰度调节值转换成电平值,利用电平值设置红外焦平面偏置电压完成焦平面成像动态范围自适应.最后,对整体方案进行了实验验证.通过在红外焦平面成像系统中实验证明了基于场景成像动态范围自适应方法的可行性,并获得了很好的效果,成像质量有明显提高.激光加载锡的动态破碎颗粒尺寸分布
摘要：基于Grady能量破坏准则,结合固体动态断裂碎块尺寸分布规律研究结果,提出了材料微层裂破碎颗粒质量分布改进模型,并对强激光加载下锡的熔化破碎实验进行了理论计算.研究显示,理论计算的锡的微层裂破碎颗粒分布数随直径变化规律与实验结果一致,模型进一步改进需考虑应变率变化等更多综合因素影响.二极管激光器阵列封装工艺对smile效应影响因素分析
摘要：Smile效应是限制二极管激光器阵列应用的一个重要因素.研究了激光器封装工艺对smile效应的影响,研究结果表明,造成smile效应的因素主要有两个：一是焊接过程中芯片的焊接压力不均匀;二是芯片与热沉的热膨胀系数不匹配.使用低膨胀系数的压条可以改善焊接过程中芯片压力的均匀性,而增大焊料凝固过程中的降温速率可以降低芯片与热沉的收缩量的差距,这两种方法都有利于改善smile效应.最后通过实验结果证明了以上方法在实际操作中是可行有效的.基于区域检测与非下采样轮廓波变换的红外与彩色可见光图像融合
摘要：针对灰度图像融合的分辨率低及现有的彩色图像融合方法融合的图像色彩不自然、不符合人的视觉感受的特点,在此提出一种基于Snake模型的区域检测和非下采样轮廓波变换（NSCT）的红外与彩色可见光图像融合的方法.首先对彩色可见光图像进行亮度、色度和饱和度（IHS）颜色空间变换提取亮度分量,并用Snake模型对红外图像的目标区域进行检测;然后对亮度分量和目标替换的红外图像应用NSCT分解,对所得到的高频系数采用像素点“绝对值和取大”、低频系数采用基于“亮度重映射技术”的加权融合规则进行融合;通过对融合系数进行NSCT逆变换获得融合图像的亮度分量,最后运用颜色空间逆变换得到融合图像.实验结果表明,所提出的融合方法既能保持可见光图像的高分辨率和自然色彩,又能准确保留红外图像中检测出的目标信息,获得视觉效果较好、综合指标较优的融合图像.基于单透镜的空间光-单模光纤耦合方法
摘要：将自由空间光耦合进单模光纤产生超连续谱的实验中,空间光与单模光纤的耦合效率是其中的一个关键问题.常采用的单透镜或显微物镜进行耦合存在耦合效率低、调整难度大、端面易损伤等问题.提出了先将自由空间的光耦合进纤芯尺寸较大的单模光纤,然后将纤芯较大的单模光纤和纤芯较小的单模光纤进行熔接.实验结果表明,改进的耦合系统耦合效率大大提高,达到60％以上,且调整难度降低,光纤端面的损伤概率降低,大大提高了超连续谱产生的效率.点缺陷二维光子晶体波导的出射光集束
摘要：光子晶体器件在高密度集成光通信中有广泛的应用,为解决光子晶体波导出射光场的空间控制,采用时域有限差分法分析光子晶体波导结构的缺陷传播特性,提出基于点缺陷优化波导结构,通过在波导出射口两侧加上点缺陷,出射光方向性有显著提高,实现三点光源干涉系统的光集束.模拟结果表明缺陷态越靠近能带结构中央,共振腔的耦合效率越高;相反,缺陷态越靠近能带结构边缘位置,则共振腔耦合效率越低,因此,选取禁带区域四分之一处对应的点缺陷,可以有效实现波导出射的光集束.多点分段单步校正法在接触式图像传感器扫描仪上的实现
摘要：提出了一种接触式图像传感器（CIS）扫描仪非均匀校正的新方法,能够快速高效地完成对CIS扫描仪彩色图像的非均匀校正,消除了CIS的颜色差异.采用多点分段单步法进行标定,采用现场可编程门阵列实现校正,并最终得到颜色均匀的彩色图像.对于分辨率高达1200 dpi的CIS扫描仪,采集一次样板纸完成全部颜色空间的分段标定,图像传输的同时完成校正,校正过程仅耗时0.125μs.实际应用效果显示校正后R,G,B三个通道的像素误差控制在5个像素以内,相比校正前图像均匀性提升10倍左右,比传统两点法提升3倍左右,且明显改善图像颜色突变、暗淡以及随机条纹等问题.四束激光光轴高精度稳定控制技术
摘要：介绍了压电陶瓷快速倾斜镜以及相应的反馈和控制系统研制过程,并对快速倾斜镜进行了详细的性能测试,包括响应速度、动态范围以及闭环分辨率等重要参数.在此基础上,完成了4束激光相干合成时光轴稳定闭环控制实验.实验结果表明：系统闭环控制时,4束激光光轴的均方根抖动均小于1.5 μrad,与开环状态相比,光轴抖动量减小了80％.通过对开闭环控制结果的对比分析发现,远场光斑平均帧峰值提高了3.8倍.非Kolmogorov大气湍流对部分相干厄米高斯光束传输因子的影响
摘要：基于非Kolmogorov谱模型,利用广义惠更斯菲涅耳原理和维格纳分布函数的二阶矩定义,推导出部分相干厄米高斯（H-G）光束在非Kolmogonov大气湍流中传输因子的解析表达式,并用以研究了非Kolmogorov大气湍流对部分相干H-G光束传输因子的影响.结果表明,部分相干HG光束在非Kolmogorov大气湍流中传输时,传输距离、湍流外尺度、广义结构常量和空间相关长度越小,湍流内尺度和光束阶数越大,光束传输受非Kolmogorov大气湍流影响越小,光束质量越好.当广义指数取3.11时,部分相干HG光束在传输过程中表现的光束质量最差.基于GPU的液晶大气湍流模拟器波面生成的并行实现
摘要：为了使液晶大气湍流模拟器具有实时大气模拟能力,在GPU通用计算架构下提出了基于GPU的液晶大气湍流模拟器实时波面生成计算方法.针对液晶湍流模拟器高分辨率、高精度的特点介绍了湍流波面生成计算方法,论述了CUDA通用计算架构.建立基于GPU的波面生成模型,并对该模型进行了并行化优化和共享存储器优化.给出了采用CPU与GPU进行波面生成的实验对比结果.结果表明：采用GPU生成分辨率为256×256,192项Zernike多项式进行波面生成的平均时间为2.5 ms,生成速度比CPU少两个量级,满足实时波面生成的要求.基于激光测速仪的高精度定位定向技术
摘要：基于激光测速仪的工作原理、测量特性,结合惯性导航系统的工作特点,提出一种实现车体自主高精度定位定向的组合方法.推导了用于车载组合定位定向的三波束激光测速仪误差模型,结合捷联惯导误差模型,选取了组合卡尔曼滤波器状态量,并推导了组合导航量测模型.最后针对这种基于激光测速仪的组合定位定向方法进行了仿真计算,列出了相关计算结果,仿真结果验证了这种方法的正确性.多芯片半导体激光器光纤耦合设计
摘要：应用ZEMAX光学设计软件模拟了一种多芯片半导体激光器光纤耦合模块,将12支808 nm单芯片半导体激光器输出光束耦合进数值孔径0.22、纤芯直径105 μm的光纤中,每支半导体激光器功率10 W,光纤输出端面功率达到116.84 W,光纤耦合效率达到97.36％,亮度达到8.88 MW/（cm2·sr）.通过ZEMAX和ORIGIN软件分析了光纤对接出现误差以及单芯片半导体激光器安装出现误差时对光纤耦合效率的影响,得出误差对光纤耦合效率影响的严重程度从大到小分别为垂轴误差、轴向误差、角向误差.局域能量注入对高超声速进气道流动影响研究
摘要：研究了局域能量脉冲注入条件下高超声速进气道流场的扰动情况.数值模拟采用三维雷诺平均N-S方程,分别利用ROE格式和二阶中心格式对对流通量和粘性通量进行离散处理;用高斯赛德尔隐式格式对方程进行时间推进求解,采用kε两方程模型用于湍流的数值模拟.开展了高超风洞平板流场能量注入实验,获取了高速纹影图像,并对实验结果与计算结果进行比较.研究表明,能量注入产生的冲击波能与高超流动产生的斜激波发生强烈干扰,脉冲能量的引入可能引起高超声速进气道流量俘获率产生剧烈震荡,从而导致进气道流场的性能急剧下降.Cr对TiC-VC增强铁基熔覆层耐蚀性及耐磨性的影响
摘要：通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪、极化曲线和磨粒磨损实验分析,研究了不同Cr加入量对TiC-VC增强铁基激光熔覆层耐蚀性和耐磨性能的影响.结果表明：熔覆层中物相主要为α-Fe,TiC,VC和TiVC2.随着Cr加入量的增加,伴随有残余奥氏体及Cr3C2的出现,且Cr3C2呈长条状部分聚集、部分单独分布.熔覆层的耐蚀性与耐磨性随Cr加入量的增加呈现先增加后降低的趋势.熔覆粉末中加入适量的Cr元素能显著提高熔覆层的硬度与耐蚀性.当添加质量分数为3.0％的Cr时,熔覆层硬度高达1090HV0.2,且相同磨损条件下熔覆层磨损失重仅约为Q235钢的1/26;当添加质量分数为9.0％的Cr时,所得熔覆层的耐蚀性最好,约为不添加Cr时的3.26倍.镍基非晶复合涂层激光制备及其纳米压痕测试
摘要：采用大功率半导体激光熔覆和重熔的工艺在低碳钢表面制备Ni-Fe-B Si-Nb合金非晶复合涂层,并对所得涂层进行了纳米压痕性能测试.研究结果表明,当激光熔覆时激光功率为0.8 kW,熔覆速度为0.36 m/min,送粉速度为12 g/min,重熔时激光功率为3.5 kW,熔覆速度为8 m/min,在低碳钢表面成功制备了Ni40.8Fe27.2B18Si10Nb4非晶复合涂层,涂层主要由非晶相和NbC颗粒相组成.纳米压痕测试结果表明经激光重熔后所得非晶复合涂层的显微硬度和弹性模量远远大于未重熔的熔覆层,并且也大于同成分大块非晶.激光导星角度与聚焦非等晕性综合分析
摘要：采用自适应光学（AO）系统对湍流大气进行校正时,非等晕性误差的影响不可避免.基于空间谱滤波技术,围绕湍流大气角度、聚焦、角度与聚焦相耦合非等晕性问题,进行了统一建模,给出了不同情况下的理论描述公式,分析了纯角度和纯聚焦非等晕误差中不同泽尼克模式分量所占比份.针对典型AO系统工作模式,分析了不同高度大气层对非等晕性误差的贡献.实际应用时,根据应用场景,应对AO系统工作模式和信标模式做优化匹配选择.
