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  • Vol. 32  期 8, 2024 2024年 32卷 第8期
    • 现代应用光学

      2024年5月8日,天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室的任永杰、邾继贵团队在《光学精密工程》上发表了一篇关于旋转激光扫描系统的研究论文。该团队针对系统中激光光源性能改善的问题,设计了一种新型轴系结构,通过光纤从外部导入光源。然而,激光以一定角度穿过中空的转轴进入镜组后,若倾斜入射柱镜,会导致出射的扫描光面型发生变化。为解决这一问题,研究团队提出了一种基于平行线传递性的激光光轴姿态调整方法,并通过激光跟踪仪测量平台对光轴与转轴轴系进行拟合,建立了对光轴倾斜误差的标定方法。实验结果显示,调整后光轴与转轴轴线的空间夹角优于0.15°,满足了扫描光截面中心直线度对激光入射柱镜的角度要求。这一调整方案不仅有助于系统装配,还能使扫描光更加接近理想平面,进而提升系统的测量精度。这一研究成果为旋转激光扫描系统的性能优化提供了新的解决思路,具有重要的实际应用价值。

      任永杰,郭威,吴腾飞,滕明鑫,林嘉睿,邾继贵

      DOI:10.37188/OPE.20243208.1111
      摘要:旋转激光扫描系统是一种基于精密转台结合多路激光的空间多目标并行角度传感系统。为改善系统光源性能,设计了一种采用光纤从外部导入光源的新型轴系结构。但是当激光以一定角度穿过中空的转轴进入镜组后,若倾斜入射柱镜,将导致出射的扫描光面型发生变化。针对此问题,研究了一种基于平行线的传递性的激光光轴姿态的调整方法,并借助激光跟踪仪测量平台,分别对光轴与转轴轴系进行拟合,建立了对光轴倾斜误差的标定方法。实验结果表明,调整后光轴与转轴轴线的空间夹角优于0.15°,完全满足扫描光截面中心直线度对激光入射柱镜的角度要求。该调整方案可用于系统的装配环节,使扫描光更加接近理想平面,有助于系统测量精度的提升。  
      关键词:大尺寸测量;旋转激光扫描系统;光轴调整;轴线拟合;误差分析   
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      发布时间:2024-05-08
    • 2024年5月8日,安徽医科大学生物医学工程学院的朱永斌、江海河团队在《光学精密工程》杂志上发表了一篇重要论文。该研究聚焦于激光技术领域,首次实现了基于Arduino mega 2560单片机的高速转镜调Q控制系统,为获得窄脉冲、高峰值功率输出的激光提供了新的解决方案。在研究中,团队精准控制了电机转速与氙灯放电延时,使激光介质上能级粒子数反转达到最大,从而实现了最大激光能量输出。这一突破不仅提高了激光脉冲的能量和峰值功率,还优化了脉冲宽度,为纳秒级激光应用提供了有力支持。具体而言,在5Hz的重复频率下,当转镜转速达到650r/s时,系统产生的最高单脉冲激光能量高达45.7mJ,脉冲宽度仅为86.2ns,相应的峰值功率达到了惊人的530.2kW。这一成果不仅在激光技术领域取得了显著进展,还为相关领域的研究和应用提供了新的思路和方向。总之,朱永斌、江海河团队的这一研究不仅推动了激光技术的发展,还为其他相关领域的研究和应用提供了有益的借鉴和启示。这一成果无疑将为未来的科技创新和产业发展带来更多的可能性。

      朱永斌,马圣洁,程庭清,王礼,陈月明,江海河

      DOI:10.37188/OPE.20243208.1122
      摘要:转镜调Q无插入损耗,是获得窄脉冲、高峰值功率输出激光的直接方式。纳秒脉冲需要使用高速转镜调Q,并精准控制电机转速与氙灯放电延时,以使激光介质上能级粒子数反转最大,获得最大激光能量输出。本文设计了以Arduino mega 2560单片机为核心的高速转镜调Q控制系统,通过精确单片机解析串口屏指令控制激光电源的充放电和高速电机启停,同时通过对转镜脉冲信号整合降频控制氙灯放电时刻,实现对延迟时间的精准控制,实现了灯泵Er,Cr:YSGG激光纳秒窄脉冲调Q输出。在5 Hz重复频率下,转镜转速为650 r/s时,获得的最高单脉冲激光能量为45.7 mJ、脉冲宽度为86.2 ns,相应的峰值功率为530.2 kW。  
      关键词:转镜调Q;固体激光器;Er,Cr:YSGG激光;Arduino;氙灯泵浦   
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      发布时间:2024-05-08
    • 2024年5月8日,西安工程大学机电工程学院的康乐谦、杨鹏程团队在《光学精密工程》上发表了关于齿轮齿面形貌激光干涉测量的新研究成果。研究团队针对测量过程中易受噪声干扰导致的相位质量差问题,提出了一种基于Tsallis相对熵质量评价的包裹相位修补方法。该方法通过高斯分布拟合与Tsallis相对熵评价,有效识别并修补了相位质量差的区域,显著提高了相位解包裹质量。实验验证表明,该方法能减少40%的相位残差点,展现了高准确率和实用性。这一创新方法为移相光学领域提供了新的解决方案,并有望推动相关技术的进一步发展。

      康乐谦,杨鹏程,吕秋娟,连力平,朱新栋

      DOI:10.37188/OPE.20243208.1130
      摘要:齿轮齿面形貌激光干涉测量中,由于容易受到多种噪声干扰,采集到的包裹相位图中会存在相位质量差的区域,解包路径经过这些区域会造成解包裹错误,降低测量精度。针对这一问题,根据干涉条纹图像的概率分布特点,本文提出一种基于Tsallis相对熵质量评价的包裹相位修补方法。该方法先利用高斯分布拟合阈值处理后的图像,再由Tsallis相对熵评价相位质量,最后修补质量较差的区域以提高相位解包裹质量。设计对比实验验证本方法的有效性,实验结果表明,该方法可以减少40%的相位残差点,并且有效提高了相位质量。该方法使用简单,准确率高,同样适用于其他移相光学领域。  
      关键词:干涉测量;包裹相位图;Tsallis相对熵;图像修补;相位解包裹   
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      发布时间:2024-05-08
    • 微纳技术与精密机械

      李晓蓬,余亮宝,孙占文,王素娟

      DOI:10.37188/OPE.20243208.1140
      摘要:为了探究镍磷合金超精密切削过程中泊松毛刺的形成原因及规律,并且寻求泊松毛刺尺寸更精准的表征方式,本文通过对镍磷合金泊松毛刺的形成机理进行理论分析,建立其正交切削过程中的泊松毛刺高度和宽度预测模型,并通过实验分析切削参数对泊松毛刺高度和宽度的影响,通过实验观察可知,切削深度对毛刺尺寸影响显著,切削深度由3 μm增加至9 μm时,毛刺高度增加了0.099 8 μm,毛刺宽度增加了1.06 μm,而切削速度对毛刺高度及宽度的影响很小。且通过对比实验得到的毛刺数据和预测数据可知,毛刺高度和宽度预测模型的平均相对误差值分别为5.43%和8.17%,验证了预测模型的准确性。同时目前的泊松毛刺高度和宽度表征方法具有一定的误差,因此本文提出了利用积分法计算泊松毛刺体积的方法,并基于体积法建立了更准确的泊松毛刺尺寸表征方法,通过计算得到体积的预测模型平均相对误差值为4.81%,可知泊松毛刺体积的预测模型准确度相对更高。研究结果为镍磷合金正交切削过程中合理选择切削参数和泊松毛刺尺寸评估方法提供了理论指导。  
      关键词:微沟槽切削;镍磷合金;毛刺生成;金刚石切削   
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      发布时间:2024-05-08
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