微光斑尺寸及能量分布测量

叙述了微光斑尺寸及能量分布测量的两种方法，如刀口扫描法和CCD成像测量和分析微光斑的尺寸和能量分布，并对光盘与激光成像机光学物镜的聚焦光斑进行实测。比较了两种测量方法的优缺点。讨论了影响测量精度的主要因素。     

图像测量中光斑尺寸优化及性能分析

该文从数理统计学的角度,并在假设光斑能量和探测器噪声分别为高斯分布和泊松分布情况下,对图像测量中ＣＣＤ第三面上光斑图像的位置估值性能进行了深入分析,并从统计意义上得出光斑图像的位置估值性能与光斑尺寸之间的定量关系,为系统设计和测量精度和评定提供了参考。     

激光束参数测量新方法的研究

激光束参数测量新方法的研究李文成，秦绮雯（天津大学物理系）王涌萍，道克刚（天津大学电子工程系）０引言激光束横向能量分布，光斑尺寸和激光方向漂移以及发散角，束腰光斑尺寸，共焦参数等激光束参数［１］，是衡量激光器性能的重要物理量。这些激光束参数目前国内外...     

测量高斯光束腰斑尺寸的实验与分析

激光光斑尺寸和激光束腰光斑尺寸是衡量激光器性能的重要参数。设计了利用刀口法和狭缝法分别测量高斯光束腰斑尺寸大小的测量实验装置,并阐述了具体的测量过程,给出了所测得的实验结果,最后对这两种方法进行了比较分析。这两种方法实验装置简单实用。     

高转速扫描激光雷达中探测器偏离焦平面的应用

为了提高激光雷达测距的动态范围,解决高转速扫描激光雷达测量远距离目标时的脱靶问题,提出了探测器偏离焦平面的方法。对远距离回波脱靶现象、探测器在焦平面径向和轴向上偏离的作用原理、回波光斑在焦平面附近的空间能量分布进行研究。根据目标距离、激光扫描线转速、焦距和离焦量,分析回波光斑中心相对于光轴的径向偏离角和径向偏离量。当不同距离回波的像平面、光学系统焦平面和探测器靶面之间的相对位置变化时,分析了回波光斑尺寸在探测器靶面的变化规律。考虑激光高斯光束的能量分布、光学系统孔径光阑、衍射和离焦的影响,分析了回波光斑在探测器平面的能量分布以及探测器靶面的收光率。最后,通过数值仿真和实际测试验证了探测器在偏离焦平面后对不同距离回波的收光率的变化规律。实验结果表明：在75 Hz四棱塔镜扫描方式下,通过调节径向偏离能测到的最远目标距离从约800 m提高至约1 300 m;通过调节轴向偏离,保证远距离回波收光率基本不变的情况下,5 m目标的收光率可降低约70%。该方法基本解决了远距离回波脱靶问题,提高了测距动态范围。     

两种测量光斑的方法

介绍了彩色CCD摄像法和光纤探针扫描法两种测量光斑的方法及其配套的光斑分析软件 ,分析了测量系统的构成及测量中存在的问题。     

一种结合激光测量与视觉检测的尺寸测量方法

为了简化传统的视觉检测中对测量系统进行的复杂重复标定过程,将激光测量应用到视觉检测中,结合激光测距获得的距离参数与光斑图像检测得到的相关参数,进行精密尺寸测量。为进一步提高测量精度,以椭圆最小二乘拟合法为基础,提出了一种检测光斑中心距的亚像素级定位算法。根据该测量方法设计了尺寸测量系统,进行了若干测量精度实验。结果表明,该方法对目标尺寸测量的相对精度优于0.1%,满足工业化需求,亦可推广至对动态目标的位移测量。     

激光诱导精密沉积铜箔实验

通过改变激光脉冲能量和激光聚焦位置,进行了激光诱导向前转移铜箔的实验,并通过超景深三维显微镜和扫描电子显微镜对基片和约束层上沉积的铜箔进行了观察,探讨了激光脉冲能量和激光聚焦位置对铜沉积效果所产生的影响,在此基础上研究了激光诱导向前转移的机理。研究结果表明,在石英玻璃基片上沉积的铜箔直径最小可达10μm,远小于激光光斑直径;在约束层上也沉积有铜箔,即同时出现了激光诱导向后转移的现象;光脉冲能量增大,石英玻璃上沉积的铜箔逐渐分散,尺寸逐渐增大,而且呈环形分布;通过调节靶材离焦点距离,可以使环形消失,并使沉积尺寸降到激光光斑尺寸以下。最后成功实现了微细阵列的激光诱导沉积。     

提高外场脉冲激光光斑测量距离的有效方法

介绍了提高外场脉冲激光光斑测量距离的两个关键技术:CCD电子快门预测和背景相减技术, 并给出了提高白天外场脉冲激光光斑的测量距离的试验效果,在激光制导武器系统和激光告警系统的研制中都有重要的意义.影响白天外场对脉冲激光光斑的测量距离的主要原因是激光光斑被淹没在阳光照射的背景里,不能提取光斑图像.设法让电子快门的触发脉冲在每个激光脉冲到来前的固定时间间隔产生,保证CCD捕捉到光斑的全部能量,从而可以使CCD输出最亮的光斑图像.另一方面,在激光没有照射时,采集一帧图像作为背景, 让激光照到靶板后的图像与背景图像相减,结果只在光斑照到的位置处有不同.在相减后的图像中,使激光光斑突出.试验证明采用本文介绍的技术明显地提高了外场脉冲激光光斑测量距离.     

光电/量热复合式近红外高能激光光斑探测器

为了准确测量高能激光系统远场到靶总能量和功率密度时空分布等参数,本文提出了量热吸收法和光电探测阵列法相结合的复合式测量方法.该方法由热吸收体测量入射激光的总能量,由光电探测阵列测量光斑的时空分布.研制了用于大面积、长脉冲近红外高能激光测量的复合式光斑时空分布探测器.探测器主要由石墨热吸收体、近红外探测器阵列、测温单元和信号处理单元等组成,有效测量光斑面积达到22 cm×22 cm,光斑测量空间分辨力为1.1 cm,时间分辨力为20 ms.该测量系统同时兼顾了光电探测阵列法的高时空分辨能力和量热吸收法的低测量不确定度等优点,适合于高能量、大面积近红外高能激光光斑参数的综合测量,并已成功应用于外场实验.     

基于刀口法的激光横向变形检测与标定方法

为测量材料的横向形变,提出了一种基于刀口法的激光横向变形检测与标定方法。通过控制遮挡板的精密机械运动来模拟刀口切割射向光电探测器的矩形光束,从而改变光电探测器接收的光照强度以检测光斑能量分布情况并建立光照强度与刀口运动位移的对应关系,最终根据位移与光强度的线性关系检测矩形光斑能量匀化状态并对移动的位移进行反向精确标定。试验得出:曲线交点坐标相对误差不高于1.63%,且遮挡板不同运动模式以及多点位实验中,矩形光斑中间1mm区域线性决定系数均为0.998,表明该方法可以借助精密控制的遮挡板的机械运动模拟材料的横向形变,为材料横向形变测量提供便利的检测模拟手段和方法。     

激光扫描测量技术中的光斑能量分析

本文从透镜的傅里叶变换特性出发,分析高斯激光束经透镜后的聚焦光斑能量分布,与普通均匀平行光束的焦斑作比较,得出激光束聚焦光斑具有中央亮斑能量提高、半径变大的特点。利用实际计算结果,对不同激光束与透镜口径比（Ｗ／Ｒ）时的焦斑光强变化规律及激光束位移对焦斑的影响进行了讨论,并提出利于提高测量精度的措施。     

沟槽晶圆调焦调平测量工艺适应性分析

沟槽晶圆为后道封装光刻工艺中常见的一类待检测晶圆,其上表面具有结构复杂的纵横沟槽,且导致沟槽边缘的光刻胶分布不均匀,增加了光学调焦调平传感器(FLS)垂向位置测量的工艺复杂度。本文详细介绍了基于线阵CCD的FLS测量沟槽晶圆出现调焦失败的问题,并提出通过优化光斑尺寸、增加条形光斑数量、增大探测光路数值孔径等方法提高FLS测量沟槽晶圆时的工艺适应性。     

激光能量分布对瞬态射角测试系统的影响分析

在测量瞬态射角时,针对激光器光源的多模结构会影响在PSD上输出坐标的问题,论文分别从PSD的数学模型和二维PSD对双光束的位置探测实验出发,来探究激光光斑对于瞬态射角测量精度的影响.结果表明光点的位置坐标与光点的能量分布有着密切的关系,为此设计一种特殊的激光器以减小这种影响.     

镀膜基板激光测温的自动化

描写了一种新型的ＣＣＤ摄像头一计算机系统，它可以在镀膜基板激光测温的过程中跟踪光斑中心，从而测出移过光斑中心的干涉条纹数，达到镀膜基板激光测温自动化的目的。     

双光斑重叠式PSD空间点位测量系统研究

针对空间点位测量的问题,设计了一种新型双光斑重叠式PSD空间点位测量系统。构建了测量系统的测量平台和运动控制平台,并将光电位敏传感器PSD作为测量系统测头上的靶标,形成了空间测量三角形,采用逐次逼近算法,使两个光斑在PSD上轮流交替跟踪,实现了测量系统的自动跟踪,并利用PSD对于光斑重心采集的原理,判断两光斑重合情况,进行了空间点位信息的采集测量。以某型航空发动机8级涡轮转子叶片为测量对象,用三坐标测量机和本测量系统分别对其进行了测量对比试验。研究结果表明,测量系统对距离测量系统1.5 m远处,对目标点的测量偏差为亚mm级,正向偏差维持在0.4 mm以内,负向偏差维持在-0.25 mm以内。     

外圆加工尺寸在线测量方法研究及相应仪器的静态标定

通过对外圆加工过程分析，提出了一种可以完成在线尺寸测量的方法，并建立了相应加工与测量的系统模型及实时分析和计算加工尺寸的数学方法。通过对ＳＧＭＺＣＹ－１型外圆加工尺寸在线测量仪的标定，提出了测量仪器静态标定的方法、标定数学模型及其结果，给出了实现的软件。     

CCD电缆外径测量仪的研制

本文介绍了一种以单片机进行数据处理的ＣＣＤ电缆外径测量仪，并采用边缘撮技术提高尺寸测量精度。与激光扫描式测径仪相比，该测量仪有抗干扰能力强，测量精度，动态好等优点。     

深孔内轮廓尺寸光学测量系统

针对深孔类零件对内轮廓尺寸的检测要求较高,而目前所采用的测量方法不是分辨率太低就是测量效率较低的问题,研究了一种用于深孔内轮廓尺寸的光学测量系统,该系统主要由环形激光发生器、扩束锥镜、成像锥镜和CCD相机组成。环形激光发生器发出的环形激光照射到扩束锥镜上,经反射后投影到深孔内轮廓某断面处形成一个环形光斑,该环形光斑的形状反映了深孔内轮廓某一处断面的形貌,并经过扩束锥镜反射后在CCD相机的光敏面上成像,经过处理和计算可以得到深孔内轮廓的尺寸。试验证明,该系统可以有效快速地实现对深孔内轮廓尺寸的测量,并能够保证较高的测量精度,在改善误差影响因素和采取相应的误差补偿办法后,可以进一步提高测量精度。     

抛光轮表面形貌对抛光斑质量影响

探究小尺寸轮式抛光中轮面形貌对抛光斑的形状和底部粗糙度的影响。从修整速度方向和砂纸粒度大小两个方面研究修整的轮面形貌及抛光斑的质量，修整速度方向分为轮线速度与机床运动方向垂直和平行两种模式，砂纸粒度分为180#、400#和800#。比较不同的轮面粗糙峰分布和线粗糙度及其单点驻留的抛光斑的形状和底部粗糙度。实验结果表明，修整轮线速度和机床运动垂直时的抛光斑质量要优于平行时，180#、400#和800#砂纸修整轮面的线粗糙度分别为Ra7.77μm、Ra4.88μm和Ra2.89μm，所得抛光斑底部0.4 mm范围内粗糙度分别为Sa 0.953 nm、Sa 0.821 nm和Sa 0.551 nm，且抛光斑形状随着砂纸粒度变小更加顺滑。