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宽波段环形孔径光学-数字联合成像系统设计

激光与光电子学进展 2024年第4期61卷 155-161页

作者：王少颖蒋世磊张锦孙国斌赵金刘卫国周璇魏习江西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 西安应用光学研究所陕西西安710065

针对空间相机轻量化、小型化要求,采用一体式环形孔径透镜。由于基底单一和结构紧凑,系统存在色差和球差,引入衍射光学元件和偶次非球面校正像差,而单层衍射光学元件在宽波段存在衍射效率下降等问题,设计了一种端到端式光学-数字联合成... 详细信息

针对空间相机轻量化、小型化要求,采用一体式环形孔径透镜。由于基底单一和结构紧凑,系统存在色差和球差,引入衍射光学元件和偶次非球面校正像差,而单层衍射光学元件在宽波段存在衍射效率下降等问题,设计了一种端到端式光学-数字联合成像系统,对影响衍射效率主要级次的点扩散函数进行一致性优化,构建出空间不变的点扩散函数模型,为后续图像复原建立复原函数模型,实现退化图像的复原。最终光学-数字联合成像系统工作波段确定为0.45~1μm,焦距为185 mm,视场为5°,F数为4,遮拦比为0.35,系统总长为67.8 mm。

关键词：光学设计环形孔径单层衍射光学元件端到端设计图像复原

高阻隔生物基PEF填充丁基橡胶复合材料的结构与性能

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工程塑料应用 2024年

作者：张伟王剑王林艳张涛梁玉蓉甄建斌太原工业学院材料工程系

丁基橡胶(IIR)由于自身的高阻隔性，成为轮胎内胎、气密层和医用瓶塞的主要原料。为进一步提升IIR的力学性能，与传统补强填料无机刚性粒子相比，要求聚合物填料与IIR的相互作用更强，因此，采用聚合物补强IIR有望进一步提高材料力学性... 详细信息

丁基橡胶(IIR)由于自身的高阻隔性，成为轮胎内胎、气密层和医用瓶塞的主要原料。为进一步提升IIR的力学性能，与传统补强填料无机刚性粒子相比，要求聚合物填料与IIR的相互作用更强，因此，采用聚合物补强IIR有望进一步提高材料力学性能。生物基聚2,5-呋喃二甲酸乙二酯(PEF)具有优异的阻隔性能、较高的拉伸强度、拉伸弹性模量和良好的热性能，在高阻隔材料领域有着巨大的应用潜力。采用酯化-缩聚法制备的高阻隔生物基PEF填充IIR，研究了PEF含量对PEF/IIR复合材料硫化性能、力学性能、气体阻隔性及微观结构的影响。结果表明，PEF能够促进混炼胶的硫化，缩短正硫化时间；增加PEF含量，复合材料的力学性能呈现先上升后下降的趋势，当添加PEF含量为5份时，5PEF/IIR的分散相分布均匀，拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度最高，较IIR分别提高了168%,49%和39%；复合材料的气体阻隔性进一步提高，5PEF/IIR的透气系数较IIR下降了68%。

关键词：生物基聚酯丁基橡胶阻隔性能力学性能微观结构

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光纤马赫-曾德尔干涉微位移测量系统

激光与光电子学进展 2024年

作者：潘文冯晓军刘星雨张雄星西安近代化学研究所西安工业大学光电工程学院

研究了一种光纤马赫-曾德尔干涉测量系统，用于对目标物体微位移的测量。采用马赫-曾德尔干涉仪结构搭建外差式激光干涉光路，利用声光移频器对参考光进行频率调制，并与携带物体位移信息的测量光在光电探测器上发生干涉。针对声光移频... 详细信息

研究了一种光纤马赫-曾德尔干涉测量系统，用于对目标物体微位移的测量。采用马赫-曾德尔干涉仪结构搭建外差式激光干涉光路，利用声光移频器对参考光进行频率调制，并与携带物体位移信息的测量光在光电探测器上发生干涉。针对声光移频器的频率漂移问题，将声光移频器的射频信号为参考信号，频率漂移引入测量信号和参考信号中，使两路信号具有相同的移频误差，在对两路信号进行鉴相时，移频误差相互抵消。信号解调采用可判断信号超前滞后关系的相关鉴相法进行处理，得到物体的位移大小和方向信息。实验结果表明：在±25μm的位移范围内，位移测量最大相对误差为0.78%，最小相对误差为0.145%，线性拟合的拟合系数为R2=0.9999，对不同位移的重复测量一致性误差小于0.033μm，表明测量系统具有较好的测量准确性和稳定性。

关键词：激光干涉外差干涉微位移测量相位解调相关鉴相

端面薄膜法布里-珀罗腔光纤动态压力传感器仿真与实验研究

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光学学报 2024年第7期44卷 227-235页

作者：张雄星孙哲赵学庆高子皓冯晓军潘文陈海滨西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 西北核技术研究所陕西西安710024 西安近代化学研究所陕西西安710065

为实现冲击波动态信号的测量,研制了一种光纤端面镀金-派瑞林-金三层结构的薄膜式光纤法布里-珀罗压力传感器。对该传感器进行了理论分析与仿真,搭建了静态和动态压力测量系统,并对其进行测试与分析。结果表明:在0~60 MPa的静态压力测... 详细信息

为实现冲击波动态信号的测量,研制了一种光纤端面镀金-派瑞林-金三层结构的薄膜式光纤法布里-珀罗压力传感器。对该传感器进行了理论分析与仿真,搭建了静态和动态压力测量系统,并对其进行测试与分析。结果表明:在0~60 MPa的静态压力测量范围内,传感器的波长灵敏度和腔长灵敏度分别为0.0809 nm/MPa和0.3200 nm/MPa,与仿真结果一致;在动态压力测量中,传感器成功捕捉到了压力峰值为7.41 MPa和上升时间为75 ns的冲击波信号。

关键词：光纤传感器法布里-珀罗腔薄膜压力测量

基于空洞空间卷积网络的点衍射干涉图像相位解包技术

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光学精密工程 2024年第2期32卷 208-220页

作者：王同盟高芬李兵西安工业大学光电工程学院陕西西安710032 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049

为满足点衍射干涉测量对解包算法高精度、高效以及抗干扰的检测需求。提出一种基于空洞空间卷积的相移点衍射干涉图像的相位解包方法,通过将自编码器结构和空洞空间卷积结合获得更高的相位解包精度,实现对包裹相位图像可控的多尺度特征... 详细信息

为满足点衍射干涉测量对解包算法高精度、高效以及抗干扰的检测需求。提出一种基于空洞空间卷积的相移点衍射干涉图像的相位解包方法,通过将自编码器结构和空洞空间卷积结合获得更高的相位解包精度,实现对包裹相位图像可控的多尺度特征提取。根据点衍射图像特点制作的大量多样化数据集对其进行训练和优化,从而实现准确识别包裹相位所在阶次,最终可以快速处理包裹图像得到高精度的解包结果。利用所提方法对实际点衍射干涉图像进行处理,并与ESDI专业干涉图像处理软件以及其他解包算法处理结果进行比对,结果表明:本文解包结果与软件枝切法解包处理结果均方根误差值为0.0222 rad,面形拟合结果与软件面形拟合结果峰谷差值仅为0.0121λ、均方根差值仅为0.0042λ;时间效率上,完成一幅图像的处理平均仅需0.035 s,而传统方法均大于1 s。与其他方法相比,所提方法在处理包裹相位方面具有快速、高精度的特性,为点衍射干涉图像处理的高精度相位解包提供了新的可行方案。

关键词：干涉测量面形检测干涉成像神经网络相位解包

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交联型自修复水性聚氨酯的合成与性能

工程塑料应用 2024年第8期52卷 39-45页

作者：党海春武美君边祥成林先鸿梁晋帆李杰赵剑波张子梁太原工业学院材料工程系太原030008

水性聚氨酯膜容易被划伤,利用双硫键引发的动态交换反应可赋予水性聚氨酯自修复能力。但动态共价键键合强度较弱,导致水性聚氨酯的自修复和力学性能难以兼得。采用聚环氧丙烷醚三醇和含双硫键的2-羟乙基二硫化物,在水性聚氨酯分子中同... 详细信息

水性聚氨酯膜容易被划伤,利用双硫键引发的动态交换反应可赋予水性聚氨酯自修复能力。但动态共价键键合强度较弱,导致水性聚氨酯的自修复和力学性能难以兼得。采用聚环氧丙烷醚三醇和含双硫键的2-羟乙基二硫化物,在水性聚氨酯分子中同时引入双硫键和支化结构,制得高强度、交联型的自修复水性聚氨酯。以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃醚二醇、聚环氧丙烷醚三醇、2-双(羟甲基)丙酸(DMPA)以及2-羟乙基二硫化物(HEDS)等为主要原料,经预聚物法合成不同DMPA/HEDS物质的量比的IPDI型交联型自修复水性聚氨酯,研究DMPA与HEDS物质的量比对水性聚氨酯乳液稳定性、水性聚氨酯胶膜力学性能和自修复性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪和拉曼光谱对其进行结构表征,验证了含双硫键的自修复水性聚氨酯的成功合成。双硫键和支化结构的同时引入显著提高了水性聚氨酯胶膜的拉伸强度和自修复性能,当DMPA与HEDS物质的量比为1∶1时,拉伸强度从不含双硫键聚氨酯胶膜的13.1 MPa提高到24.2 MPa,自修复后强度达19.4 MPa,自修复率达80.1%。

关键词：水性聚氨酯双硫键交联自修复胶膜

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光谱共焦传感器关键技术研究进展(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 57-84页

作者：卢荣胜张紫龙张艾琳封志伟徐艳杨刘杰合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009

精密测量技术是先进制造业得以高速发展的基础。光谱共焦传感器具有测量精度高、检测速度快、系统集成度高等技术优势,已成为先进制造领域当前备受关注的精密测量技术之一。首先,介绍光谱共焦测量原理,分析构成光谱共焦传感器的关键器件... 详细信息

精密测量技术是先进制造业得以高速发展的基础。光谱共焦传感器具有测量精度高、检测速度快、系统集成度高等技术优势,已成为先进制造领域当前备受关注的精密测量技术之一。首先,介绍光谱共焦测量原理,分析构成光谱共焦传感器的关键器件;然后,针对点光谱共焦传感器,综述构成传感器的色散物镜、宽光谱光源、光谱检测装置,以及光谱处理算法等关键技术方面的研究进展;其次,针对线扫描光谱共焦传感器,综述扫描方式、光路结构、光谱检测装置,以及光谱信息处理方法等关键技术;最后,总结当前光谱共焦传感器的研究重点、难点,以及未来的技术发展方向。

关键词：光谱共焦传感器色散物镜宽光谱光源光谱仪峰值提取

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高功率窄线宽可调谐单频光纤激光器

光电子·激光 2024年

作者：鲁康富张军英杜喜昭段先君张雄星陈海滨西安工业大学光电工程学院西安外事学院工学院

设计并实现了一种主控振荡器的功率放大器（master oscillator power-amplifier，MOPA）型的波长可调谐高功率单频窄线宽光纤激光器，其中振荡级采用环形腔结构，并利用可调谐光纤FP（Fabry-Perot）滤波器和自感应光纤布拉格光栅（fiber... 详细信息

设计并实现了一种主控振荡器的功率放大器（master oscillator power-amplifier，MOPA）型的波长可调谐高功率单频窄线宽光纤激光器，其中振荡级采用环形腔结构，并利用可调谐光纤FP（Fabry-Perot）滤波器和自感应光纤布拉格光栅（fiber Bragg grating，FBG）滤波器实现单频窄线宽激光输出，放大级采用大功率多模半导体激光器泵浦的双包层增益光纤。以980 nm半导体激光器泵浦的2 m掺铒光纤作为增益介质，可调谐光纤FP滤波器和2 m未泵浦掺铒光纤产生的动态FBG组成窄带滤波装置，4 m镱铒共掺双包层光纤作为激光放大级增益介质，实现了波长在1524.35-1566.10 nm范围的波长可调谐窄线宽单频激光输出，平均线宽12.7 kHz，激光输出功率可达1.16 W，显著提高了可调谐窄线宽激光器的输出功率。

关键词：光纤激光器窄线宽波长调谐滤波器功率放大

四氧化三铁/碳纳米管/石墨烯天然胶乳复合材料的制备及性能研究

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化工新型材料 2024年

作者：闫蕊王凯太原工业学院材料工程系

以铁离子、碳纳米管、氧化石墨烯为原料，经过硫化铵或多巴胺还原、氨水增强的共沉淀法制备四氧化三铁/碳纳米管/石墨烯(Fe3O4/CNT/G)粉体，再将粉末添加到天然胶乳中用流延法制备成复合材料。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）... 详细信息

以铁离子、碳纳米管、氧化石墨烯为原料，经过硫化铵或多巴胺还原、氨水增强的共沉淀法制备四氧化三铁/碳纳米管/石墨烯(Fe3O4/CNT/G)粉体，再将粉末添加到天然胶乳中用流延法制备成复合材料。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、振动样品磁强计（VSM）、拉伸测试仪等表征方法研究了Fe3O4/CNT/G天然胶乳复合材料的结构和力学性能、导电、导磁性能。结果表明：硫化铵工艺制备出来的粉末的导电性和导磁性都要优于多巴胺工艺制备出来的粉末（电导率为0.21S/mm；饱和磁化强度和矫顽力为 14.01emu/g和4.11 Oe）。当复合材料中Fe3O4/CNT/G粉末添加量为3%时，力学性能达到最佳，拉伸强度为9.8MPa。

关键词：四氧化三铁碳纳米管石墨烯天然胶乳复合材料