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基于蓝光半导体激光器的水下光学天线
1
作者 张可 郝坤坤 +4 位作者 于超 韩腾飞 宋贺伦 茹占强 向阳 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1402-1409,共8页
边缘发射半导体激光器在快慢轴方向发散角存在巨大差异,且具有固有像散,严重影响水下通信的传输距离,为此,本文基于高斯光束特性和准直扩束原理设计了一套由快慢轴准直器和伽利略扩束镜组成的水下激光光学天线系统,并对其进行了能量损... 边缘发射半导体激光器在快慢轴方向发散角存在巨大差异,且具有固有像散,严重影响水下通信的传输距离,为此,本文基于高斯光束特性和准直扩束原理设计了一套由快慢轴准直器和伽利略扩束镜组成的水下激光光学天线系统,并对其进行了能量损失和发散角的仿真测试。根据测试结果表明,半导体激光器快慢轴方向的发散角分别从49°和9°压缩到了0.315 mrad和0.180 mrad,该天线系统可以实现水下传播100 m距离。降低了实际中快慢轴准直镜的校准和固定困难,快慢轴的Z轴公差在20μm内,探测器功率衰减<3.9%。此设计结构紧凑,便于加工装调,实际应用价值较高,有助于解决水下远距离传播时光能损耗严重和耦合效率偏低的问题。 展开更多
关键词 准直扩束 光学设计 激光 高斯光束 快慢轴
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基于准直激光的跟踪合作目标小范围二维姿态测量方法研究 被引量：3
2
作者 邱启帆 程智 +2 位作者 高豆豆 董登峰 周维虎 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期188-196,共9页
为了解决远距离激光跟踪合作目标的高精度二维姿态测量问题,提出了一种基于准直激光的跟踪合作目标小范围二维姿态高精度测量方法。首先,详细阐述了角锥棱镜的光学特性与基于角锥棱镜的激光跟踪原理;其次提出了一种利用开孔角锥棱镜和... 为了解决远距离激光跟踪合作目标的高精度二维姿态测量问题,提出了一种基于准直激光的跟踪合作目标小范围二维姿态高精度测量方法。首先,详细阐述了角锥棱镜的光学特性与基于角锥棱镜的激光跟踪原理;其次提出了一种利用开孔角锥棱镜和光电探测器的二维姿态测量方法,并分析了激光光束向量、开孔角锥棱镜、光电探测器与合作目标的数学关系,建立了姿态解算模型,并设计了一款合作目标靶标;最后构建了高精度姿态测量系统,进行了实验数据采集与参数模型标定,并通过验证实验进行了精度分析与评价。实验结果表明,本文所提出的测量装置精巧实用,在±5°的工作范围内测角误差不超过0.011°,满足高精度的工程应用需求。 展开更多
关键词 姿态测量 准直激光束 激光跟踪
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激光准直测量中的空气随机扰动影响抑制
3
作者 刁宽 刘晓军 赵海煜 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期2676-2685,共10页
鉴于准直光束在空气中传播,受空气随机扰动影响,如温度、湿度和压强的随机变化,激光直线测量基准存在随机抖动,从而影响激光准直测量的稳定性和准确性。从激光准直信号滤波的角度出发,提出了结合经验模态分解(EMD)-最小二乘(LS)拟合的... 鉴于准直光束在空气中传播,受空气随机扰动影响,如温度、湿度和压强的随机变化,激光直线测量基准存在随机抖动,从而影响激光准直测量的稳定性和准确性。从激光准直信号滤波的角度出发,提出了结合经验模态分解(EMD)-最小二乘(LS)拟合的空气随机扰动影响抑制方法;构建了激光准直信号分解、重构和校正的信号处理方案,以滤除空气随机扰动引起的干扰信号;开展了所提出方法在不同条件下对激光直线基准的空气扰动影响抑制实验,并比较不同方法对激光准直信号的处理效果。实验结果表明,所提方法对激光漂移补偿后的激光准直信号处理后,其在水平方向和竖直方向的波动标准偏差分别为0.01μm和0.02μm,有效解决了激光准直测量中的空气随机扰动对直线测量基准稳定性影响问题。 展开更多
关键词 激光准直 直线基准 空气扰动 经验模态分解
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一种激光二极管像散光束准直整形方法研究 被引量：14
4
作者 谢洪波 吕二阳 +2 位作者 祝晓晨 李勇 姚丽娟 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期551-555,共5页
为了准直并整形具有像散的激光二极管光束,采用高斯光束q参量变换规律,推导了利用柱面自聚焦透镜整形激光二极管光束应满足的条件,并在此基础上,通过软件模拟优化,得到了一套效果良好的光束整形准直系统。经过准直整形后光束快慢轴方向... 为了准直并整形具有像散的激光二极管光束,采用高斯光束q参量变换规律,推导了利用柱面自聚焦透镜整形激光二极管光束应满足的条件,并在此基础上,通过软件模拟优化,得到了一套效果良好的光束整形准直系统。经过准直整形后光束快慢轴方向发散角基本相等,均小于0.7mrad,束腰位置差异小于2.8mm。结果表明,系统中柱面自聚焦透镜的应用起到了较好的效果,准直整形后的光束具有发散角较小且旋转对称等特点。 展开更多
关键词 激光器 准直整形 柱面系统 自聚焦透镜
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大功率二极管激光线阵的“smile”测量方法 被引量：12
5
作者 郭林辉 唐淳 +4 位作者 武德勇 高松信 雷军 蒋建锋 薄报学 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期195-198,共4页
二极管激光线阵封装中产生的"smile"现象对激光器的激射特性、寿命、光束质量等都会产生较大的影响。采用高分辨率CCD、快轴准直透镜及柱面透镜组成的单轴放大系统对激光线阵发光单元成像及基于光斑强度求质心的算法实现了二... 二极管激光线阵封装中产生的"smile"现象对激光器的激射特性、寿命、光束质量等都会产生较大的影响。采用高分辨率CCD、快轴准直透镜及柱面透镜组成的单轴放大系统对激光线阵发光单元成像及基于光斑强度求质心的算法实现了二极管激光线阵"smile"的测量。实验结果表明:在阈值电流附近,采用In焊料焊接的器件"smile"小于2μm,讨论了快轴准直透镜、CCD等对实验结果的影响。 展开更多
关键词 二极管激光 激光线阵 “smile”测量 质心算法 快轴准直透镜
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基于半导体激光光纤组件的激光准直仪 被引量：12
6
作者 冯其波 刘依真 +1 位作者 张斌 崔建英 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期28-31,共4页
介绍一种基于半导体激光光纤组件的激光准直仪 ,讨论了使用角锥棱镜作为活动靶镜的测量原理 ,给出了准直仪的软硬件设计方案。通过各种实验表明 ,本准直仪可直接应用于工业测量。
关键词 光纤 准直仪 激光准直 半导体激光 角锥棱镜 软硬件设计 直接 实验 活动
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炮管直线度激光检测设备研究 被引量：10
7
作者 马宏 潘毓学 +2 位作者 车英 李兰 周建民 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期261-263,共3页
本文采用激光准直技术和光电探测技术检测火炮身管内膛的直线度误差 ,代替传统光学检测方法 ,实现炮管直线度的无损自动检测。
关键词 炮管 直线度 激光检测 激光准直系统 光电靶 工作原理 炮膛爬行器
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基于ZEMAX的半导体激光器非球面准直透镜设计 被引量：9
8
作者 杜彬彬 高文宏 +4 位作者 李江澜 石云波 徐美芳 赵鹏飞 王艳红 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1384-1388,共5页
为了解决半导体激光器出射光束发散角大的问题,根据几何光学原理,分别针对半导体激光器弧矢和子午方向的不同发散角度建立数学模型,设计出了在两个相互垂直的方向上具有不同非球面面型的非球面透镜,并在ZEMAX光学设计软件中进行了仿真... 为了解决半导体激光器出射光束发散角大的问题,根据几何光学原理,分别针对半导体激光器弧矢和子午方向的不同发散角度建立数学模型,设计出了在两个相互垂直的方向上具有不同非球面面型的非球面透镜,并在ZEMAX光学设计软件中进行了仿真。经非球面准直透镜准直之后,半导体激光器快慢轴方向的发散角分别从35°和7.5°压缩到了1.8 mrad和0.84 mrad,在距离光源10 m处接收面上的总光功率为0.497 W,光能利用率高达99.4%。结果表明,在相互垂直的方向上具有不同面型的非球面准直透镜对半导体激光器的准直具有良好的效果。 展开更多
关键词 半导体激光器 非球面透镜 ZEMAX 准直
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大尺寸筒状设备圆度误差测量系统 被引量：8
9
作者 刘杰 李华 付西红 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期264-268,共5页
为了对大尺寸筒状设备进行圆度误差评定,研制了大尺寸筒状设备圆度误差测量系统。其结合了激光准直、图像处理等多方面技术对大尺寸筒状设备的圆度误差评定进行研究。首先,介绍了系统获取大尺寸筒状设备圆度数据的方式。然后,根据圆度... 为了对大尺寸筒状设备进行圆度误差评定,研制了大尺寸筒状设备圆度误差测量系统。其结合了激光准直、图像处理等多方面技术对大尺寸筒状设备的圆度误差评定进行研究。首先,介绍了系统获取大尺寸筒状设备圆度数据的方式。然后,根据圆度数据的获取方式,提出了基于相邻测点位置关系的最小外接圆过滤算法。最后,验证该算法的过滤效率,并与同类算法在解算时间、解算结果两方面进行比较。实验结果表明:最小外接圆过滤算法解算时间较以往同类算法缩短了30%以上。系统CCD测量杆的测量精度达到0.7 mm。大尺寸筒状设备圆度误差测量系统满足工程需要,可对大尺寸筒状设备进行有效圆度误差评定。 展开更多
关键词 测量 大尺寸筒状设备 激光准直 最小外接圆 圆度误差
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二极管激光器垂直阵列光束精密准直 被引量：13
10
作者 郭林辉 高松信 +3 位作者 武德勇 吕文强 李弋 李艾 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期577-580,共4页
为实现二极管激光器垂直阵列输出光束具有小发散角、高指向精度的特点,简述了快轴准直(FAC)微透镜的光束准直原理,分析了调节装置的精度要求及透镜选择等问题。通过光学成像方法实时监测二极管激光bar条的近场像和远场像,对FAC透镜分别... 为实现二极管激光器垂直阵列输出光束具有小发散角、高指向精度的特点,简述了快轴准直(FAC)微透镜的光束准直原理,分析了调节装置的精度要求及透镜选择等问题。通过光学成像方法实时监测二极管激光bar条的近场像和远场像,对FAC透镜分别进行粗调节和细调节,获得了20个bar条连续输出2kW,垂直阵列二极管激光快轴准直光束远场发散角4.4 mrad,bar条间准直光束指向精度不大于±1.7 mrad的准直效果,并对监测精度进行了简要分析。对影响光束准直效果的因素进行了分析,指出了工艺优化的重点。 展开更多
关键词 二极管激光 bar条 垂直阵列 快轴准直 指向精度
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一种新型桥门式起重机轨道测量方法 被引量：12
11
作者 程维明 宋伟 +2 位作者 刘亮 孙桂清 刘恩频 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第18期2187-2191,共5页
介绍一种适用于长度为300m、跨度为50m的起重机轨道参数的测量方法。该方法利用准直激光作为直线基准,携带PSD光斑位置测量装置的小车行走于轨道上并根据激光光斑位置确定轨道测量点的偏差参数。为解决大跨度轨道测量的难点,提出两根轨... 介绍一种适用于长度为300m、跨度为50m的起重机轨道参数的测量方法。该方法利用准直激光作为直线基准,携带PSD光斑位置测量装置的小车行走于轨道上并根据激光光斑位置确定轨道测量点的偏差参数。为解决大跨度轨道测量的难点,提出两根轨道分别测量然后重构到同一个坐标系中的方法。计算仿真的结果表明其原理误差为10nm数量级,完全符合大长度、大跨度轨道的测量要求。 展开更多
关键词 轨道检测 激光准直 光电检测 坐标转换
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激光引信中半导体激光器的准直及其测试 被引量：7
12
作者 谭佐军 薛松 +1 位作者 康竟然 陈海清 《应用光学》 CAS CSCD 2007年第4期454-457,共4页
在理论上分析了单级单透镜光学系统对激光高斯光束发散角的影响。用单个平凸透镜对激光引信中的半导体激光器进行了准直,达到了激光引信光束准直的要求。通过CCD成像方法对准直后的光束发散角进行了测量,利用二阶矩算法计算出光束发散... 在理论上分析了单级单透镜光学系统对激光高斯光束发散角的影响。用单个平凸透镜对激光引信中的半导体激光器进行了准直,达到了激光引信光束准直的要求。通过CCD成像方法对准直后的光束发散角进行了测量,利用二阶矩算法计算出光束发散角。实验测得2个方向的发散角分别为xθ=7.03°和yθ=0.69,°验证了准直系统达到激光引信要求的xθ<10°和yθ<1°技术指标。 展开更多
关键词 半导体激光器 激光引信 准直系统 光束发散角 CCD成像
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同轴度测量的原理与方法 被引量：12
13
作者 易亚星 安郁虹 +1 位作者 李忠科 邓方林 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第z1期39-41,共3页
提出了两种测量轴—轴同轴度的方法 ,均采用激光准直技术 。
关键词 激光准直 同轴度 测量 位敏探测器
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高功率垂直腔面发射激光器的光束准直特性 被引量：4
14
作者 田振华 胡永生 +4 位作者 秦莉 张金龙 宁永强 王立军 刘云 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期939-943,共5页
基于高斯光束的准直原理,针对不同结构参数的大功率垂直腔面发射激光器光束特征,通过选用合适参数的透镜,研究了不同连续和脉冲电流条件激励下光束的准直特性。对于出光口径为200μm的器件,通过f=3.1 mm,NA=0.68的透镜,连续工作条件下,... 基于高斯光束的准直原理,针对不同结构参数的大功率垂直腔面发射激光器光束特征,通过选用合适参数的透镜,研究了不同连续和脉冲电流条件激励下光束的准直特性。对于出光口径为200μm的器件,通过f=3.1 mm,NA=0.68的透镜,连续工作条件下,准直后的最小发散角达到1°;在电流为40 A、脉宽60 ns、重复频率1 kHz的脉冲工作条件下,准直后的最小发散角达到2°。实验还证明,在NA不变的条件下,准直后的最小发散角随透镜焦距的增大而线性减小。 展开更多
关键词 面发射 激光 准直 高功率
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基于mini-bar的光纤耦合实验研究 被引量：7
15
作者 谭昊 郭林辉 +3 位作者 李建民 高松信 唐淳 武德勇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1821-1825,共5页
基于mini-bar的光纤耦合是一种进一步提高二极管激光器光纤耦合系统出光亮度的有效方法。本文对Osram公司的一款连续60W mini-bar的发光特性进行了实验研究,选用的mini-bar在工作电流60 A时输出功率60 W,电光转换效率最大为60%,中心波长... 基于mini-bar的光纤耦合是一种进一步提高二极管激光器光纤耦合系统出光亮度的有效方法。本文对Osram公司的一款连续60W mini-bar的发光特性进行了实验研究,选用的mini-bar在工作电流60 A时输出功率60 W,电光转换效率最大为60%,中心波长973.7 nm,慢轴发散角为9.3°(1/e2)。分析了其慢轴准直的特性,了解慢轴准直透镜的选择原则。器件准直后的慢轴发散角为47.6 mrad。通过对光束参量积的计算了解到mini-bar的光束可以直接耦合进入600μm的光纤,并进行了单片mini-bar的耦合实验,得到准直系统与耦合透镜组的传输效率为83%～85%,光纤的耦合效率为86%～93%,整个系统的光光效率大于72%。 展开更多
关键词 二极管激光器 mini-bar 慢轴准直 光纤耦合
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激光投线仪的多维校准系统 被引量：9
16
作者 刘盼盼 许流博 +2 位作者 乐意 陈少阳 许贤泽 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1486-1493,共8页
分析了激光投线仪的工作原理及其基准误差的产生原因。基于此,提出了一种新型的激光投线仪校准系统,用于弥补传统校准方式占地面积大、精度值难以量化、人为因素影响较大等缺点。研究了一套采用平行光管角度测量与机器视觉测量结合的检... 分析了激光投线仪的工作原理及其基准误差的产生原因。基于此,提出了一种新型的激光投线仪校准系统,用于弥补传统校准方式占地面积大、精度值难以量化、人为因素影响较大等缺点。研究了一套采用平行光管角度测量与机器视觉测量结合的检测方法,通过检测激光线的直线度和垂直度来实现仪器的校准。该系统由8个采样管构成数据采集平台,从而达到多维校准的要求。采用VC++与Matlab混合编程的方式编写系统软件,通过调用动态链接库的方式使两种语言相结合。实验测试表明,该系统操作简单,效率高;与传统校准方式相比,其节约了场地长度,整个系统的占用空间控制在8m3以内;另外,系统提高了校准精度,其水平线和铅垂线平均精度可以达到±0.2mm/5m,正交线精度可以达到±23″。 展开更多
关键词 激光投线仪 校准系统 平行光管 机器视觉 混合编程
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一种应用于激光干涉仪的等比例偏移定量准直装置 被引量：6
17
作者 刘红光 路瑞军 +3 位作者 李青 李凌梅 李元耀 陈洁 《计量学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期801-803,共3页
设计一种用于激光干涉仪的等比例偏移定量调整的准直装置,利用该装置可以方便快捷、精准定量、一次性实现光路准直。实验表明:对于校准坐标测量机单轴6 m的定位误差,利用该装置调整准直光路的方法只需要调整一次,所用时间小于2 min。
关键词 计量学 激光干涉仪 等比例偏移 定量准直装置
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采用组合透镜阵列准直半导体激光器线阵 被引量：5
18
作者 樊桂花 吴健华 +2 位作者 孙华燕 郭惠超 梁丹华 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第11期32-36,共5页
为了满足半导体激光器线阵的远距离应用要求,需要对激光束进行准直处理。提出了一种由垂直双半圆柱透镜组合阵列构成的准直器,采用光线追迹的方法推导了激光束通过准直器的传输方程,分析了光线出射角与透镜阵列参数之间的关系,得出了准... 为了满足半导体激光器线阵的远距离应用要求,需要对激光束进行准直处理。提出了一种由垂直双半圆柱透镜组合阵列构成的准直器,采用光线追迹的方法推导了激光束通过准直器的传输方程,分析了光线出射角与透镜阵列参数之间的关系,得出了准直器的最优设计参数,然后在Zemax-EE非序列模式下仿真了此准直器的三维效果图以及探测器成像效果,得到的激光光斑接近于矩形,非相干照度集中在中央区域,并且经过准直器后的发散角大约为3mrad。设计的准直透镜可以同时压缩快慢轴的激光束发散角,制作简单,安装方便。 展开更多
关键词 激光 半导体激光器线阵 垂直双半圆柱透镜组合阵列 准直器
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结合激光准直的二维转角动态测量系统 被引量：11
19
作者 楼志斌 赵辉 +2 位作者 刘权 郑超 陶卫 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期561-568,共8页
为了克服现有二维转角动态测量方法结构复杂、成本昂贵的缺点,提出了结合激光准直的二维转角动态测量方法。首先,根据二维转角测量的关键问题提出基于激光准直的测量方法,采用准直激光作为测量基准,以远端的位置探测器作为检测器件。接... 为了克服现有二维转角动态测量方法结构复杂、成本昂贵的缺点,提出了结合激光准直的二维转角动态测量方法。首先,根据二维转角测量的关键问题提出基于激光准直的测量方法,采用准直激光作为测量基准,以远端的位置探测器作为检测器件。接着,设计测量系统和各组成模块,根据测量要求对系统中的关键模块进行设计和优化。然后,具体设计系统中的测量算法,完成测量模型建立。最后,在±2°范围内进行实验测试和分析。实验结果表明:系统可动态测量,稳定性好,测量重复性误差为1μrad,X轴非线性误差为1.8%,Y轴非线性误差为1.7%,动态带载响应频率在±0.01°内优于200Hz,基本满足二维转角测量的高精度、高重复性、高稳定性的要求。 展开更多
关键词 激光准直 二维转角 动态测量 光斑位置
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采用液晶光阀的氦氖激光准直控制 被引量：4
20
作者 曹益平 苏显渝 +1 位作者 刘明健 刘晓丽 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期19-21,25,共4页
激光光束的漂移,功率稳定性和激光光斑的强度分布对称性是影响准直精度的主要参数。通过分析液晶光阀的特性,提出了一种智能型光束准直控制方法,可同时控制激光功率的稳定性和光斑的强度分布对称性。利用热平衡技术,设计了一套温度实时... 激光光束的漂移,功率稳定性和激光光斑的强度分布对称性是影响准直精度的主要参数。通过分析液晶光阀的特性,提出了一种智能型光束准直控制方法,可同时控制激光功率的稳定性和光斑的强度分布对称性。利用热平衡技术,设计了一套温度实时反馈控制的准直装置。实验结果证实了该方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 激光准直 氦氖激光器 光束质量控制 液晶光阀
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