用脉冲激光同轴全息技术测量微射流

 用脉冲激光同轴全息技术建立了全息照相系统和高精度同步时序系统，获得了采用爆轰加载产生高速运动的微射流全息图，并再现出微射流的全息像，得到粒子的大小和分布情况，从图像处理得到粒子尺寸的统计结果表明，最大尺寸在300μm左右，最小尺寸在30μm左右。证明了研制的全息系统和测试技术可以测量高速的微射流场。 .     

微射流粒子场的同轴Fraunhofer全息测试

由于激光全息技术进行物理测试时具有图像直观、信息量大、非接触测量、抗电磁干扰等优点，而受到人们的广泛关注。采用同轴Fraunhofer全息技术记录微射流粒子场的实验装置由激光器、爆轰实验装置、4F传像系统、记录系统、时问同步系统等组成。爆轰实验装置为一可抽真空的爆炸容器，其目的是为了产生一个微射流粒子场，实验研究中在铜飞片上打一些小坑，当冲击波到达时小坑中将能产生微射流；脉冲宽度为10ns的记录用激光器可以将直径为几十微米、运动速度为每秒几千米的微射流粒子场瞬间“冻结”，从而获得清晰的全息图像；通过调节DG535精密数字延迟脉冲发生器输出信号的延迟时间，控制脉冲激光器出光和爆轰实验装置爆炸的时间，从而达到产生运动粒子场和脉冲激光束到达时间的同步。通过同步调节延迟时间，可以获取同一空间不同时刻的粒子场信息。对拍摄的全息图经过线性处理后在连续YAG陪频激光器下再现，将再现获取的信息利用CCD相机储存在计算机上，对图片进行处理可以获取运动粒子场的分布、粒子的大小、粒子的质量等信息。     

用光纤探针测量飞层前界面状态的初步探索

 对用光纤探针测量飞层前界面微喷、微层裂等现象的机理进行了分析,设计了光纤探针与瞬态粒子场全息照相技术联合测量泰安药柱加载下铅飞层的前界面状态的实验。实验结果表明,光纤探针的测量结果与瞬态全息照相的结果相吻合,说明利用光纤探针可以对微喷粒子场进行有效探测,是一种很有发展潜力的测试技术。     

激光空泡在刚性壁面附近空蚀特性

采用脉冲激光聚焦于透明液体中产生单个激光空泡,利用高速相机拍摄空泡在透明液体中整个运动过程,并对刚性壁面造成的空蚀现象进行了观测.实验研究发现,空泡溃灭将产生高速冲击波和高速射流,这是造成刚性壁面损伤的两种主要原因.空泡与刚性壁面的无量纲距离在0.4～1.4之同时,刚性壁面首先受到高速冲击波的破坏,由于空泡的趋壁效应,空泡在第二次收缩过程中将在壁面附近对实验靶材产生高速微射流的空蚀破坏.且这两种作用机制在无量纲距离为1.0时,高速微射流对壁面的空蚀效果更加明显.     

C.变象管高速摄影的最新进展

本文简要介绍和评述了在第十九届国际高速摄影与光子学会议上发表的有关变象管高速摄影技术的结果,据报道,飞秒条纹变象管的时间分辨率设计值达50fs,皮秒分幅相机的最短曝光时间实验值为50ps。CCD两维图象读出系统已普遍用于皮秒条纹相机系统。纳秒分幅/扫描摄影向高性能、程控化发展。本文还涉及了超短光脉冲技术的新成果在变象管动态测试中的应用。     

用高速全息照相系统研究掺水乳化油的微爆过程

用全息照相技术研究动态微粒子场的各种参数是光学全息照相的重要应用之一。我们用一套能连续拍摄四幅动态粒子场全息图的高速全息照相系统对掺水乳化油的微爆过程进行了研究,获得了高分辨率的动态粒子全息图。该系统的实际分辨率可达5μ左右,幅频率可达10~5帧/秒。     

高速动光弹系统及其应用

高速动光弹仪是动态光弹性研究的有效诊断工具,主要用于记录各种结构在动载荷作用下,不同瞬间的应力条纹图像。研究应力波的传播规律,裂纹扩展过程,固体高速变形等。通常的动光弹仪为多火花式动光弹仪。国外也有采用静态光弹仪与转镜式高速分幅相机结合的系统。我们研究调试的动光弹系统,是在高速纹影系统中加入偏振光场,即静态光弹系统、纹影系统与转镜式高速分幅相机结合。在雷管动载荷作用下,应用高压脉冲氙灯光源,单色圆偏振光亮场,获得了不同光弹模型的清晰应力条纹图像。给出应力波的传播过程和孔附近产生的应力集中现象。该系统具有摄影频率高、曝光时间短、测试灵敏度高、适于强载荷、远距离研究大尺寸光弹模型,同时具有透射式和反射式光学系统等特点。从而为动态光。弹性研究提供了有效的测试技术和诊断系统。     

电炮加载下靶板的高速摄影技术研究

叙述高速摄影在电炮加载多层铝板实验中的应用情况,用普通高速摄影技术和激光阴影摄影首次得到双层和三层铝板在Mylar膜飞片碰撞靶板后形成碎片云的变化图像和靶板表面的微物质喷射发展过程,观察改变起爆系统充电电压、靶板厚度及靶板之间距离等不同条件下的高速碰撞现象,初步得到碎片云和微物质的运动速度等实验结果。     

非线性介质对粒子场同轴全息成像的影响

 通过理论分析和实验验证,研究了非线性折射率介质对粒子场同轴全息成像的影响。利用粒子场同轴夫琅和费全息记录和光束在非线性介质中传输的波动方程,得出了光波的复振幅和强度分布。数值模拟了介质在线性和非线性时全息记录的情况,并进行了实验验证。结果表明：光波经非线性介质传输后,全息干板记录到粒子场的再现图像,这为高功率激光应用于全息照相提供参考,原因是高功率脉冲激光聚焦易击穿介质产生非线性传输。     

用超高速阴影摄影技术研究微喷射现象

以转镜式高速分幅相机作为记录载体,设计并建立了高速阴影系统。用该摄影系统研究在爆轰加载下金属表面的微喷射现象,以及由此产生的波阵面发展过程。通过获取的阴影图像观察到了带有特定形状缺陷（矩形槽、盲孔）锡自由表面的微喷射演变过程,给出了微射流的形状,冲击波阵面以及喷射物头部的运动速度等物理信息。     

Continuous-wave terahertz in-line digital holography

A terahertz (THz) in-line digital holography project has been proposed based on a CO₂ pumped 2.52?THz continuous-wave laser and a pyroelectric-array camera used as the detector. The THz Gabor in-line digital holograms have been obtained and then the high resolution reconstruction of THz in-line digital holography was realized. The resolution of an in-line digital holography system has been tested by the use of a series of objects. High-quality and high-resolution reconstructed images have been obtained, and the real lateral resolution is higher than 0.2?mm. It can be inferred from the results that the THz Gabor in-line digital holography system has the abilities of real-time and high-resolution imaging.     

Determination of depth-of-focus in lensless in-line digital particle holography

Lensless in-line digital particle holography (DPH) can be thought of as a special case of photography, and its depth of focus (DoF) characteristics combine those of both photography and holography. The effect of important parameters such as the pixel size and the number of pixels in a charge-coupled device (CCD), the object's distance, the wavelength of the laser, and the particle diameter on the DoF of a reconstruction image in lensless in-line DPH was investigated using simulation holograms. The DoF is directly proportional to the object distance and the particle size. As the wavelength of the laser increases, the DoF decreases. The DoF is inversely proportional to the pixel size and to the number of pixels in a CCD. Instead of expressing nonspecific proportional relationships for DoF, the DoF prediction equations for typical CCD cameras were obtained using DoF data from many simulation holograms and efficient data-fitting software. Finally, the DoF prediction equations were verified using real holograms from a calibration target for several cases. Good agreement between measured and predicted values was confirmed.     

雾化场光学全息与数字全息联合测量

针对雾化场光学全息测量存在干板湿化学处理繁琐、再现像采集耗时的问题,提出光学全息与数字全息联合测量的方法,建立由同轴光学全息、同轴数字全息以及数字延迟信号发生器组成的测量系统,并以双孔直射式喷嘴产生的雾化场为测量对象,利用该测量系统在一次测量中同时获得雾化场的光学全息和数字全息的再现图像,两者具有很好的一致性。光学和数字再现图像相对应的视场范围分别为27.87 mm4.77 mm和27.59 mm6.67 mm,数字方式获得视场范围内单一层面再现像的时间仅为8 s,而光学方式将近1 h。结果表明,光学全息与数字全息联合测量时,通过数字全息的雾化再现图像能够对实验总体效果进行实时评估,提高了雾化场全息测量的实验效率。     

双随机相位加密全息标识防伪技术研究

在输入面和频谱面上分别放置随机相位加密模板对图像数据进行加密是一种高密级的有效数据加密技术。在研究双随机相位数据加密技术的基础上,结合数字全息技术和印刷技术的特点,提出了一种新的双随机相位加密同轴相位全息标识(简称同轴相位全息标识)印刷防伪方法。理论分析证明了同轴相位全息标识方法能有效地恢复原始图像数据,仿真实验证明了该方法具有强抗随机干扰能力和抗位压缩性能。通过打印和扫描实验验证了同轴相位全息标识可以通过普通的数字印刷技术印制在证件等印刷品中作为防伪标识,印刷品中的同轴相位全息标识可以通过扫描输入计算机,变换生成数字图像,通过解密模板可从中恢复出原始图像数据。     

空气击穿效应对粒子全息像的影响

 在粒子场全息实验中,研究了4F光学成像系统不抽真空时,其内部实焦点处由于光脉冲能量聚焦引起的空气击穿现象。发现在这种情况下得到的同轴和离轴全息粒子再现像,与实焦点未被击穿时得到的正常全息再现像相比,其强度分布发生了反转。理论分析表明,这种情况是由于实焦点处空气击穿引起的空间滤波效应造成的。研究发现:在离轴粒子场全息实验中,合理调整曝光强度,利用4F系统中的空气击穿效应可以获得高清晰度的全息再现象。     

Shock wave interaction with laser-generated single bubbles

The interaction of a lithotripter shock wave (LSW) with laser-generated single vapor bubbles in water is investigated using high-speed photography and pressure measurement via a fiber-optic probe hydrophone. The interaction leads to nonspherical collapse of the bubble with secondary shock wave emission and microjet formation along the LSW propagation direction. The maximum pressure amplification is produced during the collapse phase of the bubble oscillation when the compressive pulse duration of the LSW matches with the forced collapse time of the bubble.     

同轴数字全息用于血吸虫尾蚴检测研究

由于水的表面易出现抖动或波动情况,而传统的显微镜成像需要精确的光学焦聚过程,因此不适于观察漂浮于水表面的血吸虫尾蚴.本文论述了用同轴数字全息检测血吸虫尾蚴的基本原理.通过对再现像进行小波分析发现,偏离焦点时的小波变换高频系数的幅值比聚焦时要小得多.针对这一特点,本文对小波变换清晰度评价函数进行了改进,将原来利用高频系数之和改为利用聚焦窗口中高频系数的最大幅值为清晰度评价依据.在模拟实验结果中清晰度评价函数极大值出现在再现距离与记录距离相等处,说明了该算法的准确性.建立了用于血吸虫尾蚴检测的实验装置,可方便获取普通显微图像及数字全息图.实验结果表明,本文提出的算法能实现实际情况下的数字全息自动聚焦,其再现像的分辨率与装有1倍显微镜头的数码显微镜分辨率相当,足以清晰地分辨出血吸虫尾蚴的尾部分叉特征.利用同轴数字全息技术可在水面与图像传感器之间的距离不确定的情况下实现对血吸虫尾蚴的检测.