机器视觉系统中的LED线光源设计

针对传统线光源所存在的光学效率偏低、设计复杂以及成本相对较高等问题，结合 LED光源在体积、效率、稳定性以及使用寿命方面的优势，设计了一套可应用于机器视觉系统的LED线光源，该线光源主要由LED恒流驱动模块和聚光单元模块两部分组成，利用聚光透镜等少量光学元件将多颗LED灯珠的发散光汇聚成所需的线型光场，具有结构简单、亮度可控和性价比高等特点。样机测试结果表明，所设计的线光源亮度高且照度均匀，而且照度均匀度达85％以上，满足机器视觉系统的实际需求。     

基于荧光显微镜的毛细管电泳系统的构建

毛细管电泳仪具有灵敏度高、分析速度快等优势,为降低其生产成本,基于电泳原理,以荧光显微镜为基础,设计了一套毛细管电泳系统。以20 bp(base pairs,碱基对)DNA ladder和100 bp DNA ladder为样本,全面分析了系统的稳定性、灵敏度和分离效果。结果表明:该系统在9 min内可以实现1500 bp以内DNA片段的高效分离,系统检测极限为0.1 ng/μL;在优化的电泳条件下,对限制性内切酶φX174-HincⅡ作用过的λ-DNA片段5 min内实现了291 bp与297 bp DNA片段的区分。     

助力狙击手:枪用白光瞄准镜校准仪

随着我军武器装备现代化的不断发展,轻武器单兵光学器材的装备数量日益增多,典型的如狙击手必备的白光瞄准镜,我军、公安武警部队均有大量装备。在生产、运输、使用过程中,这些瞄准镜由于受制造工艺、振动、射击冲击等因素的影响,其构成配件可能会出现移动或偏移,为保障其性能,需要定期或不定期对瞄准镜的各种光学参数进行测量、校准。     

核主泵复杂零件机器人在位自动光学检测系统开发

采用机器人在位光学检测系统实现法兰密封型面误差检测与表面缺陷识别是解决核电现场人工检修可靠性差、存在核辐射伤害等问题的有效途径,但如何在狭小空间生成无干涉碰撞扫描测量路径、实现多次测量数据融合与型面误差计算是目前面临的主要难题。为此设计了具有6自由度运动功能的机器人在位自动光学检测系统,单幅测量范围200mm×160mm～800mm×640mm、测量景深400～800mm、机器人工作半径1200mm,研究了测量系统手-眼标定矩阵计算与扫描位姿优化方法,并根据法兰密封型面完整测量需求生成扫描工位与机器人运动路径,提出面向法兰密封型面特定结构的测量数据融合与型面误差计算方法,开发出具备机器人测量路径控制、大规模测量点云预处理、三维匹配与色谱显示、型面误差计算与技术报告输出等功能的RobotScan软件。按照德国VDI/VDE标准对机器人检测系统精度进行了验证,单球直径、双球球心距的最大偏差小于0.025mm、平均偏差小于0.02mm,可满足核主泵复杂零件在位自动光学检测应用需求。     

超快激光在纳米溶液中的超连续光丝光谱技术

为了产生宽谱带超连续白光光谱，将飞秒激光聚焦到纳米溶液中形成光丝，最终产生出400～950 nm的超连续白光光谱。采用集成CCD的显微镜装置对伴随光丝的气泡进行拍摄，并研究了气泡定向运动的规律。计算表明，气泡的运动速度可以达到0.16 m/s，这表明水流也可以达到相应的速度。这种由光丝导致的高速水流，可对微流控技术的研究起到积极的作用。     

扫描隧道显微镜钨针尖的制备与表征

采用直流电化学刻蚀方法制备扫描隧道显微镜钨针尖,研究了电化学刻蚀过程中NaOH溶液浓度、钨丝浸入长度和刻蚀电压对针尖形貌的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)测量针尖曲率半径和针尖纵横比值,以表征针尖的尺寸和形状;通过能谱仪(EDS)分析针尖表面成分,以表征表面清洁度;通过场发射显微镜(FEM)得到Fowler-Nordheim (F-N)曲线来检测针尖发射性能。实验结果表明,当溶液浓度为2 mol/L、钨丝浸入长度为4 mm、刻蚀电压为3 V时,可以得到曲率半径约为100 nm、纵横比值为13的针尖,且表面无钨的氧化层。FEM结果显示当对针尖施加500 V的负偏压时,针尖可以稳定发射50 nA量级的电流,且针尖性能具有良好的一致性。     

非均匀偏振光束在海洋湍流中的光强特性

为了研究非均匀偏振光束在海洋湍流中的光强特性，采用广义的惠更斯-菲涅耳原理，得到非均匀偏振光束经过海洋湍流传输后的光强分布, 并对非均匀偏振光束在海水中传播的传输特性进行了研究。结果表明，非均匀偏振光束的参量n和K越大，其光强分布偏离高斯分布越明显，但随着传输距离的增大，海洋湍流对光束的影响也增大，光强分布又回到高斯分布；随着均方温度耗散率χ_T或温度与盐度波动的相对强度w的增大，或者单位质量液体中的湍流动能的耗散率ε的减小，非均匀偏振光束的光强分布就会更趋于高斯分布。该研究结果在海洋光通信以及成像方面存在潜在的应用价值。     

投稿须知

《光电子·激光》是反映中国光学(光子学)和光电子学领域优秀研究成果的全国性核心学术期刊;由天津理工大学和中国光学学会主办;国内外公开发行。感谢您对本刊的关注和投稿。1征稿内容征集在当前国际背景下,具有创新性和先进性,能在某一方面反映我国光学-光子学-光电子学的最新发展,并未曾公开发表过的学术论文、研究快报(通信)等形式的重要研究成果。     

透明红外硫系薄膜非均匀性检测及影响因素

薄膜非均匀性的无损检测对于制备大面积高质量的红外透明薄膜尤为重要。针对红外薄膜光学均匀性难以获取的困难,提出了一种同时获得单层透明红外薄膜厚度和折射率均匀性的无损检测方法。实验上,通过磁控溅射法在二氧化硅衬底上制备了厚度约1.4μm红外透明Ge-Sb-Se硫系薄膜,然后在该薄膜上标定出36个80μm×80μm区域,利用显微傅里叶红外光谱仪测得该36个区域的透射谱,通过分段滤波的方法滤除背景噪声,运用改进的Swanepoel方法计算得到了薄膜每一个区域的厚度和折射率,进而精确获得该薄膜的厚度和折射率均匀性,结果表明精度优于0.5%。