激光原理论文
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激光原理论文范文第1篇
【关键词】炮控系统；测试参数；光纤陀螺
鉴于目前落后的人工测试手段，为了提高测试精度，缩短实验周期，兼顾节约实验经费，依据炮控系统测试技术特点，可选择的测试方案有以下4种：
（1） CCD+点光源；
（2） 激光器+PSD光学测量靶；
（3） 光纤陀螺；
（4） 电测法。
1.CCD+点光源
将点光源和标尺安装在炮筒的前端，与CCD（Charge Coupled Device）正对的方向；由点光源在CCD中成像，以此来识别炮筒的位移；同时在点光源平面处设立标尺，来对CCD进行标定[1]。其原理如图1所示，在这种方案下，点光源所成像的位移实际就是炮筒的位移。影响测量精度在于两个主要的方面，一是CCD的单位像素，一是点光源与CCD之间的距离变化带来的非线性误差。
图1 CCD+点光源测试原理图
2.激光器+PSD光学测量靶
PSD（Position Sensitive Detector）是一种半导置敏感器件，其工作原理是基于横向光电效应，又称侧向光生伏特效应或殿巴（Dember）效应[2]。将激光器固定在炮管上，发射激光照射到位于炮口正前方的测量靶上。该激光光点经过光学系统成像于高精度PSD上，PSD输出的信号经过炮控系统测试前端机处理后，经CAN总线传送到计算机中，计算机计算出光点的位置，入射光点的位置及数据可以在显示器上实时显示。火炮身管运动时，激光光点的运动轨迹就显示在计算机屏幕上，根据相应的公式便可计算出炮控系统的静态参数。其原理如图2所示。
图2 激光器+PSD测试系统原理图
3.光纤陀螺
光纤陀螺FOG（Fiber Optic Gyroscope），是利用光纤构成的萨格奈克（Sagnac）干涉仪[3]，是一种纯光学、全固态陀螺仪。它具有测量精度高、灵敏度高、环境适应性强、启动快、重量轻、寿命长和抗冲击能力强等优点以及结构上的适应性和灵活性[4]。将光纤陀螺安装在火炮身管上，调整光纤陀螺敏感轴，使敏感轴与火炮身管转动平面垂直，当光纤陀螺与火炮身管同步转动时，光纤陀螺便可测量出火炮身管转动的角速度。其原理如图3示。
图3光纤陀螺测试系统原理图
4.电测法
在炮控系统控制箱上开一测试输出孔，它将炮控系统水平向和高低向速率陀螺的反馈信号送到测试输出孔，可以利用该信号进行炮控系统静态参数的测试。但若角速度信号叠加有干扰，那么积分计算的结果将带来更大的误差累积，最终导致测试精度的下降。
5.方案选择
CCD+点光源测试方案由于需要使用高速CCD，系统成本过高；激光器+PSD光学测量靶对环境要求较高，不适于在环境恶劣的条件下使用；电测法成本最低，但其通用性差，且使用装备自身的传感器测量，这在武器定型实验中是不允许的；综合考虑，本测试系统选取光纤陀螺作为测试系统的传感器。
利用光纤陀螺进行角速度的测量，其精度主要受如下因素影响：光纤陀螺自身的测量精度、地球自转速度在陀螺敏感轴上的分量、光纤陀螺安装的偏差角度、火炮身管的指向、座圈的倾斜度。角度量的测量精度主要取决于角速度测量精度、数值积分精度以及积分时间的长短等因素。为了提高炮控系统性能参数的测量精度，确定上述因素对角速度、角度量测量精度的影响，必须开展专项研究，从理论、方法和测试手段上分析各影响因素对测量精度影响的权值，寻求改善测量精度的最优途径。
综上所述，开展基于光纤陀螺的炮控系统性能参数测试精度及影响因素的研究是十分必要的。
参考文献：
[1] 刘邦俊， 徐鹏飞， 张建国. 型轮式火炮炮控系统的角位移测量技术. 四川兵工学报. 2008，（6）：58～59.
[2] Hamamatsu technical data. Photonics K.K.， Solid State Division， Position sensitive detectors， Product Catalogue，1997：8～11.
激光原理论文范文第2篇
关键词： DVD光学读取头；非接触探头；纳米三坐标测量机
中图分类号：TH741 文献标识码：A
A Non-contact Trigger Probe Based on DVD Pick-up Head
GAO Wei， CHEN Xiao-huai， CHEN He
（School of Instrument Science and Opto-electric Engineering， Hefei University of Technology， Hefei Anhui 230009， China）
Abstract： This paper presents a non-contact trigger probe based on the commercial DVD pick-up head. The focus sensor and the mechanism have been designed and manufactured. Experimental results show that the non-contact trigger probe can obtains 1nm resolution and a repeatability of 12nm. The non-contact trigger probe can be used on a micro/nano CMM.
Keywords： DVD optical pickup head； non-contact probe； Nano-CMM
引 言
近年来，微纳米三坐标测量机整机及其接触式探头技术得到了快速发展，世界上许多国家和地区的研究机构都公布了自己研制的三坐标触发探头，比如德国PTB[1-2]、英国国家物理实验室[3-4]、荷兰Eindhoven大学[5-6]、台湾大学[7]、合肥工业大学[8]等。
本研究采用日立公司的DVD读取头HOP-1000作为开发对象，如图1 所示，应用于纳米三坐标测量机非接触触发探头上，并对其运作机理以及测量原理进行了应用性研究。
1 DVD激光读取头聚焦原理
DVD激光头组件中包括激光二极管，为读取头提供稳定的测量用激光光源；光学组件中包括穿透式光栅、分光镜、四分之一波片、聚焦物镜、光电传感器等，光电传感器将光信号转换为电信号，由光电传感器输出的电压信号的强弱可判断出入射光的光强度[9]。本研究中所使用的DVD激光头的内部传感器由四片面积相同且光电形式相同的光电传感器所组成，称为四象限传感器（Quadrant detector）。当光点打在检测器上时，光点落在各检测组件上的能量不等，因此其信号输出也不同，利用电子线路，比较各检测组件的输出，就可获知光点位置差。激光读取头就是利用四象限传感器来侦测四个象限分别的感光强度，并进而经由后续的电路信号来计算聚焦误差信号（focus error signal，FES）。
激光读取头的聚焦光点大小及品质决定资料读取的正确性，同时也影响聚焦误差信号FES的判断，决定了我们在测量应用时的精度。本研究中所使用的DVD读取头性能参数有：NA=0.6，λ=650nm，光点直径约为0.86μm。
DVD激光读取头的聚焦原理为像散法（Astigmatic Method）。像散是指光线经过像散透镜，造成成像时横向与纵向的放大率不同，因此造成像点的失真。利用此像散特性作为测量依据，并结合感测组件四象限传感器，当透镜的垂直焦距与水平焦距不同，如图2所示，则物体若偏离透镜前焦平面位置时，在四象限光传感器上的成像光点呈现椭圆变化，当物体处于透镜的正焦平面位置时，成像光点呈现圆形（FES=0），经信号处理，即四象限的（A+C）-（B+D），失焦信号对失焦位移量的关系成一曲线，即所谓的S 曲线，如图2所示。
2 DVD激光探头系统测量原理
2.1 DVD读取头运作原理
如图3所示，激光二极管在加电以后发射约为0.5mW的650nm波长红激光光束，经光栅衍射后形成三束检测光，再经分光镜、反射镜、准直透镜，将激光束变成准直光束。准直光束经过镜片中央呈现有间隔几十数百微米同心圆沟槽的全息透镜后，使准直激光束聚焦成适合DVD光盘信息读取的焦点。经光盘反射的光束沿圆光路再经过准直透镜、反射镜和分光镜后穿越柱面像散透镜，投射到四象限光电二极管传感器（four-quadrant photodetector）A、B、C、D 上。四象限光电二极管传感器根据光点在四个象限上的分布，输出一聚焦误差电压信号FES（B+D）-（A+C）。
这个聚焦误差信号经过运算放大，补偿处理，驱动音圈马达VCM（Voice Coil Motor），将固定在音圈马达上的全息物镜推到可以聚焦光盘平面的位置，达到自动锁焦的目的[10]。
在DVD激光读取头实际读取光盘数据的过程中，光盘除正常旋转运动外，也会产生上下抖动以及偏心旋转等不规则运动。读取头必须不断将位置误差信号反馈给伺服系统，通过音圈马达驱动器实时修正聚焦镜组的位置，使物镜回到聚焦面，以读取正确信号。由于自动聚焦的缘故，物镜始终随着光盘反射面的表面起伏，如果可以得知物镜位移的方法，就能了解工件表面的轮廓分布甚至粗糙度。
2.2 自动聚焦与测量原理
自动聚焦是指待测物的反射面总是可以锁在激光读取头的物镜焦平面上，也就是说当物体表面有起伏时，读取头的物镜会随之起伏，以便让物镜与物体表面间的相对距离不变，而这个相对距离就是该物镜的焦距。
如图4所示，在自动聚焦的过程中，当物体反射面位于物镜的焦点时，经过像散法处理，失焦信号为零，轨迹落在S曲线的中点。当物体反射面离开焦平面，无论是逼近还是远离物镜，都会使失焦信号输出一个不为零的值，这个值经过控制法则处理后，回去驱动音圈马达，使物镜超失焦信号为零的方向移动，最后到达平衡位置。此时维持物镜不动所需的电流转换成可读取的电压信号，即音圈马达的驱动电压信号。由于推动物镜回到平衡位置的过程是实时现象，光电信号的反馈运作与支撑物镜的弹簧微量运动的配合都是在非常短的时间内完成，所以在静态观察下，只能看到平衡后的结果，也就是物镜位移量对音圈马达驱动电压信号的关系。
在实验验证中，这个关系为近似直线的变化，因此音圈马达的驱动电压会随着表面高低而有线性的变化，只要测量到音圈马达驱动电压的变化，就可以依照这个线性关系求得物镜的位移量，也就得出物体表面的轮廓。因此，如果将物镜固定，根据输出电压的变化，就可以得到物体表面的形貌高低变化，成为位移测量的感测元件。
3 非接触式聚焦探头及应用
3.1 主轴系统设计
主轴系统提供Z方向运动，实现10mm行程范围，并能保证精密的测头瞄准功能，因此需要精密机械传动机构的设计。
图5所示为主轴机械结构设计效果图[11]，盖板固定在拱形桥架对称中心上，使桥架受力产生的变形集中在其中心部位，由前面章节叙述得知其对测头测量精度产生的影响很小。压电陶瓷纳米电机驱动精密滑动导轨的滑动块，将精密运动传给与滑动块相连接的中心轴，从而带动探头系统上下运动，使得探头在一定运动范围内实现纳米级的位移分辨率。中心轴通过滑轮和配重系统进行重量平衡，移动距离通过平面镜激光干涉仪基准进行精密位移感测。结构设计过程中兼顾激光干涉仪的测量轴与测头的测量轴重合，消除阿贝误差，提高探头系统的测试精度。
3.2 DVD聚焦探头改装
研究中使用的是DVD激光读取头的聚焦功能，因此将DVD探头进行初步改装。将音圈马达部分拆除，测量物镜可以独立出来，加夹持镜筒，可以使物镜测头部分的直径减小，如图6所示。并且合理调整物镜对准位置，并进行性能测试，其分辨率与测量重复精度与初装DVD读取头相比并没有改变。这为将其组装入接触触发式测头时进行空间体积上的改装提供了便利，物镜可调整与物镜镜筒的可伸长行为将来接触触发式测头微型化打下基础。
DVD探头实物图如图7所示。
4 实 验
实验架构示意图如图8所示，采用PI纳米驱动台作为位移基准，PI驱动台采用电容传感器的位移反馈标准，其重复性精度为2nm。实验架设实物图如9所示。
重复进行6次实验，得出聚焦信号FES如图10所示。从图中我们可以看出，1μm至3μm段线性比较好，FES电压变化量为8V，FES线性斜率为0.25nm/mV。从图11可以得知，FES信号噪声低于4mV，因此我们可以推断此非接触探头的分辨率优于1nm。
FES电压为零点为触发点，我们可以得到6组触发点数据，如表1所示，触发重复性精度低于12nm。
5 结 论
本文介绍了基于商用DVD读取头开发的非接触式激光探头的开发，对DVD读取头的运作原理进行了介绍，阐述了其光学测量原理、自动聚焦原理以及性能校正。拆除音圈马达，固定物镜，将DVD探头改装为非接触式光学聚焦探头，作为开发接触触发式微型探头的位移感测系统，通过实验室验证，具有高分辨率（0.25nm/mV）、高测量精度（测量重复精度
参考文献
[1] Uwe Brand， Thomas Kleine-Besten， Heinrich Schwenke. Development of a special CMM for dimensional metrology on microsystem components[R]. ASPE 15th Annual Meeting in Scottsdale （Arizona）， 22th-27th， October， 2000.
[2] E. B. Hughes， Wilson A， G. N. Peggs. Design of high accuracy CMM based on multilateration techniques[J]. Annals of the CIRP 49 （2000）， pp.391-394.
[3] Leach R K， Murphy J. The design of co-ordinate measuring probe for characterising truly three-dimensional micro-structures[R]. 4th euspen International Conference， Glasgow， UK， 31 May 2004-2 June 2004， 230-231.
[4] G. N. Peggs， A. J. Lewis， S. Oldfield. Design for a compact High-Accuracy CMM[J]. Annals of the CIRP， Vol.48， No.1， pp.417-420， 1999.
[5] Pril， Wouter O. Development of High Precision Probes for Coordinate Measuring Machines[R]. Eindhoven： Technische Universiteit， Eindhoven， 2002， PhD Thesis.
[6] H. Haitjema， et al. Development of a Silican-based Nanoprobe System for 3-D Measurements[J]. Annals of the CIRP， Vol. 50， No. 1， pp. 365-368， 2001.
[7] 朱志良. 纳米级三次元量测仪之研制[D]. 台湾大学机械工程研究所博士论文，2002.
[8] 王伟丽，范光照，费业泰. 微/纳米级光纤探测球头研制[R]. 中国微米纳米技术学会第九届学术年会，上海，2007. 9. 20-22.
[9] 张匡仪. 高精度DVD探头位移回馈系统之研究[D]. 台湾大学机械工程研究所硕士论文，2004.
[10] 束永俊，李桂灿. DVD激光头基本原理[J]. 电声技术，Vol. 1，No. 6，pp.32-37，2000.
激光原理论文范文第3篇
论文摘要：回顾了全息术的历史，阐述了全息术的基本原理，然后介绍了全息术在实际中的应用及其发展方向。
我们看到的世界是三维的、彩色的，这是因为每个物体发射的光被人眼接受时，光的强弱、射向和距离、颜色都不同。从波动光学的观点看，是由于各物体发射的特定的光波不同，光的特征主要取决于光波的振幅(强弱)，位相(同相面形状)和波长(颜色)。如果能得到景物光波的完全特征，就能看到景物逼真的三维像，这就是全息术。全息术诞生到现在60年来取得了很大的进展，已被广泛地应用于近代科学研究和工业生产中。
1全息术的历史和发展阶段
1948年，丹尼斯·盖伯提出一种记录光波振幅和相位的方法，随后用实验证实这一想法，即全息术，并制成世界上第一张全息图。盖伯本来是为提高电子显微镜的分辨率而提出的设想，虽然未能用电子波证实其原理，但用可见光证实了。从第一张全息照片制成到20世纪50年代末期，全息图制作具有以下共同特点：全息图都是用汞灯作为光源；而且是所谓同轴全息图，即物光和参考光在一条光路上得到的全息图。这一时期的全息图被称为第一代全息图，标志着全息术的萌芽。第一代全息图存在两个严重问题，一个是再现的原始像和共轭像分不开，另一个是光源的相干性太差。因此在这十多年中，全息术进展缓慢。
1960年激光的出现，提供了一种高相干度光源，为全息技术发展提供了可能。针对第一代全息技术出现的问题，利思和乌帕特尼克斯(1962)提出，将通信理论中的载频概念推广到空域中，用离轴的参考光与物光干涉形成全息图，再利用离轴的参考光照射全息图，使全息图产生三个在空间互相分离的衍射分量，其中一个复制出原始物光。该方法被称为离轴全息术，这是全息术发展的第二阶段。第二代全息术解决了光源的问题，并且在立体成像、干涉计量检测、信息存贮等应用领域中获得巨大进展，但是激光再现的全息图失去了色调信息。
科学家们开始致力于研究第三代全息图到。这是用激光记录，而用白光再现的全息图，在一定的条件下赋予全息图以鲜艳的色彩。第三代全息术已经在很多领域的到了应用，例如：像全息、反射全息、彩虹全息、模压全息等。
激光的高度相干性，要求全息拍摄过程中各个元件、光源和记录介质的相对位置严格保持不变，这也给全息技术的实际使用带来了种种不便。于是，科学家们又回过头来继续探讨白光记录的可能性。第四代全息图应该是白光记录白光再现的全息图，它将使全息术最终走出有防震工作台的黑暗实验室，进入更加广泛的实用领域。
2全息术的基本原理和特点
全息术是一种“无透镜”的两步成像法，它能在感光胶片上同时记录物体的全部信息，即物体光的振幅和位相。全息照相过程分全息记录和再现两步：第一步称为波前记录(全息记录)；第二步物体的再现(重现)。
波前记录依据的是干涉原理，物光波和参考光波相干叠加而产生干涉条纹。干涉条纹的反衬度记录了物光波前的振幅分布，干涉条纹的几何特征(包括形状、间距、位置)记录了物光波前的位相分布。就是说，全息图上的强度分布记录了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布，它们分别反映了物体的明暗和纵深位置等方面的特征。应当指出，任何感光底片都只能记录振幅(或者说强度)的分布，而不能直接记录位相分布，全息照相之所以能记录位相分布，是利用了参考光波把它转化成了干涉条纹的强度分布。假如没有参考光波，或者它与物光波不相干，波前上的位相分布是不可能记录下来的。
波前再现的理论依据是衍射原理，照明光波(再现光)经过全息图衍射后出现一个复杂的光波场。全息图的衍射波含有三种主要成分，即物光波(+1级衍射波)，物光波的共轭波(-1级衍射波)，照明光波的照直前进(零级衍射波)。在现代记录和重现的全息照相装置中，这三种衍射波在空间彼此分离，互不干扰，便于人们用眼睛或镜头去观测物光波的虚像或其共轭波的实像。
全息术的原理决定了它所记录的全息图有下列特点：
(1)三维性——因为全息图记录了物光的相位信息，图像具有显著的视差特性，可以看到逼真的三维图像。
(2)不可撕毁性——因为全息图记录的是物光与参考光的干涉条纹，所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再现完整的被摄物形象，只是分辨率受到一些影响。
(3)信息容量大——同一张全息感光板可多次重复曝光记录，并能互不干扰地再现各个不同的图像。
(4)全息图的再现相可放大或缩小——因为衍射角与波长有关，用不同波长的激光照射全息图，再现相就会发生放大或缩小。
3全息术的主要应用及其发展方向
全息术经过60年的发展，已与计算机技术、光电技术以及非线性光学技术紧密结合，成为一种高新技术，扩展到医学、艺术、装饰、包装、印刷等领域，在一些发达国家还兴起了全息产业，并且正在形成日益广阔的市场，实用前景非常可观。本文介绍全息术中几个应用较为广泛、产业化较成熟的领域并说明其发展方向。
3.1全息存储
全息存储是依据全息术的原理，将信息以全息照相的方式存储起来，它利用两个光波之间的耦合和解耦合，可以把信息存储和信息之间的比较(相关)、识别，甚至联想的功能结合起来，也就是可以把信息存储和信息处理结合起来。用于全息信息存储的记录介质较多，可永久保存信息的全息图用银盐干板、银盐非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蚀剂等；可擦除重复使用的实时记录材料有光导热塑料、有机或无机光折变材料等。全息存储在存储容量方面具有巨大的优势，原因是：
(1)全息存储具有存储容量大的优势。用感光干板作为普通照相记录信息时，信息存储密度的数量级一般为105bit/mm2；用平面全息图存储信息时，存储密度一般可提高一个数量级达106bit/mm2；如果用体全息图存储信息时，存储密度可高达1013bit/mm2。
(2)全息存储具有极大的冗余性，存储介质的局部缺陷和损伤不会引起信息丢失。
(3)全息存储具有读取速率高和能并行读取的特点，每个数据页可包含达1Mbit的信息，写人一页的时间在100ms左右，读信息的时间可以小于100μs，而磁盘的寻址时间至少需要10ms。
当前，在世界范围内掀起了全息存储研究的热潮，并取得很大的进展，其主要表现在：
(1)存储容量迅速提高和性能不断改善，并逐步走向实用化。例如，1994年美国加州理工学院在1cm3掺铁妮酸锉晶体中记录了1000幅全息图，同年，斯坦福大学的一个研究小组把经压缩的数字化图像视频数据存储在一个全息存储器中，并再现了这些数据而图像质量无显著下降。1999年美国加州理工大学利用空-角复用技术，在同一块在掺铁铌酸锂晶体中存储了26000幅全息图。北京清华大学实现了在掺铁妮酸铿晶体中的同一空间位置记录1500幅全息图，并研制了具有紧凑结构的灵巧型全息存储装置。
(2)实用化的全息存储系统逐渐推出。例如，1995年由美国政府高级研究项目局(ARPA)、IBM公司的Almaden研究中心、斯坦福大学等联合成立了协作组织并在美国国家存储工业联合会(NS1C)支持下川，投资约7000万美元，实施了光折变信息存储材料(PRISM)和全息数据存储系统(HDSS)项目，预期在5年内开发出具有容量为1Tbit数据，存储速率为1000MB/s的一次写人或重复写人的全息数据存储系统。同样的研究在法国、英国、德国和日本等国家也正在加紧进行。
近几年来，光电子技术和器件取得了系列重大进展，为全息存储器提供了所必要的高性能半导体激光器、液晶空间光调制器、CCD阵列探测器等核心元器件，全息存储的理论和方法的发展使这项技术日趋成熟然而，美中不足的是全息图的寿命问题尚待解决，虽然张泽明、谢敬辉等对Ce：Fe：LiNbO3晶体的全息存储和热定影进行了理论和实验研究，从方法上给出了记录角度越大，光栅周期越小，热定影所需最小离子数密度越高，存储系统的整体性能越好，但是目前还未解决的一个难题是寻找合适的记录材料。无疑，这将成为全息存储界研究的热门课题。
3.2显示全息
显示全息技术是在激光透射全息图的基础上来制作各种类型的全息图，如白光反射全息图、白光透射全息图等，各种类型的显示全息图可用于舞台布景、建筑、室内装饰、投影等；再如，以动态显示的全息技术、层面X射线照相术、3DCAD技术、3D动画片、雷达显示、导向和模拟系统等，每3年一次的显示全息国际会议上都有全息界泰斗展出令人吃惊的全息图，它们充分展示了全息技术创造性的魅力和艺术的美。
显示全息目前主要有两大类：第一类是Lippmann全息图，制作方法有Denisyuk的单光束法和Benton的开窗法。第二类是S.A.Benton的彩虹全息图，这是一种透射式显示全息图，可在白光照明下再现立体图像，且图像的颜色随观察的位置的变化而变化，从红到紫如雨后彩虹而得名。随着高质量记录材料的发展，随后的一些研究者和艺术家不断追求更实用的拍摄技术，如假彩色编码和真彩色反射全息图等。美国光学学会主办的《AppliedOptics》和《OpticsLetters》在20世纪80年代都有关于这方面的论文报道。由SPIE主办的《Holosphere》和美国全息制造商协会主办的《HolographyNews》以往和近年都不断地报道有关显示全息图的最新制作技术和商业信息。但从这些报道情况来看，显示全息存在不足主要表现在：
(1)视角范围、图像体积有限；
(2)没有获得特别有效的全息图的计算方法；
(3)由于全息计算数量巨大，导致动态显示异常困难。克服以上不足，将可能成为显示全息研究的几个热点。
近年来，显示全息技术掀起一场数字化变革，数字合成全息技术为全息三维显示开辟了前所未有的应用前景。随着计算机运行速度的提高和高分辨空间调制器件的发展，利用显示全息的大视场、大景深、全视差、真彩色、可拼装、价格低廉等特性，在不久的将来开发出真正意义的全息电影和全息电视，为显示全息技术创造良好的商业前景。
3.3模压全息
模压全息是1979年RCA公司为解决视频标准件的全息拷贝而提出的，它是将全息术和电镀、压印技术结合起来，使全息图的制作产业化，用白光再现时，可得到色彩鲜艳逼真的三维图像，并可通过印刷方式大批量生产，使得它在许多领域得到广泛的应用，以商品形式走向市场。模压全息的制作主要分为三个阶段：激光摄制原片全息图；电成型制金属模板；模压复制。这三个阶段生产工艺和技术要求都比较高，因此，模压全息作为安全防伪首当其冲，是安全防伪技术的一个里程碑。正如全息图的新奇性、强烈的视角效果、制作的难度以及易于应用在钞票的包装上，不能去除性、价格低廉、容易验证等特点，使它很快占领了防伪领域。模压全息是一种技术与艺术结合的高科技产品，无论在高档商品促销、名优商品的防假冒或在有价证券(如信用卡、钞票、护照签证)的防伪和加密以及图书、印刷、印染、装磺、纪念邮票和广告标牌等都有采用模压全息技术，并备受使用者青睐。
模压全息出现于20世纪70年代，80年代中期已形成了一种产业，90年代达到了鼎盛时期。本世纪初，随着防伪技术要求的不断提高，模压全息技术又有了新的突破：美国斑马图像公司推出了二维图像的数字化采集和拍摄技术；2003年，苏州大学研制成功并已批量生产“数码激光全息照排系统”；同年，倪星元、张志华等成功研制了可替代传统镀铝防伪薄膜的透明TiO2激光全息防伪薄膜。这些模压全息的一个个技术突破，使防伪功能有了提高，让激光全息防伪技术达到新的境界。
模压全息产业在我国起步较晚，但发展速度迅猛，目前国内已有100多条模压全息生产线。为了使模压全息技术健康发展，我国模压全息产业发展必须在三个方向上引起重视：首先是开拓全息烫金材料，取代金膜和银膜，其次开发全息包装材料，实现立体防伪包装，第三个方向是模压全息技术和现代印刷术相结合，体现传统的美术效果和现代科技的艺术魅力。
3.4全息干涉计量
全息干涉计量术是将不同物光，在不同的时间记录在同一张全息干板上，然后利用全息术的空间波前再现原理，非接触地对物体表面进行三维测量而获得信息。全息干涉计量术是全息应用的一个重要方面，它能实现高精度非接触性无损测量，比一般光学干涉计量有很多优点。一般光学计量只能测量形状比较简单、表面光度很高的零部件，而全息计量方法则能对任意形状、任意粗糙表面的物体进行测量，测量精度为光波波长λ的数量级。目前，全息干涉计量术在方法上先后发展了实时全息干涉法(单次曝光法)、二次曝光全息干涉法、时间平均全息干涉法、双波长干涉法以及双脉冲频闪全息干涉法，此外，J.A.Leendertz开辟了全息干涉计量术的另一个新的分支-激光斑纹计量术。随着光电技术、计算机技术、CCD器件及光纤技术的飞速发展，使得全息干涉计量技术在信息采集和处理上更为方便、快捷和可靠，并得以在恶劣环境条件下对某些物理量进行定时测量。再加之相移技术、外差技术和锁相技术等，可使测量精度提高到λ/100或更高。
全息干涉计量在20世纪80年代美国等西方先进国家已产业化，我国在20世纪80年代初有几所大学和科研单位的研究项目通过鉴定，其中有些达到当时的先进水平。经过近几年的开发和研制，我国在全息干涉计量测试设备方面主要发展有：
(1)用于测试火箭发动机喷雾化特性的YSCI型离子瞬态激光全息测试仪；
(2)用于激光热核聚变稠密等离子体电子密度测量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外线激光全息探测仪；
(3)包括记录、再现、图像处理三部分的瞬态激光全息干涉计量测试系统；
激光原理论文范文第4篇
一个终生为科学而执着的疲惫身躯，终究无法承受生命之重，因心脏病突发，将生命定格在为妻求诊的北京通州结核病医院挂号窗前。他就是中国科学院院士、激光研究领域著名专家、哈尔滨工业大学教授马祖光。
“我感觉很累。”———这是马祖光75载生命中留下的最后一句话。他终于可以休息了，然而这一走，却是与妻子的生死两茫茫。
2004年7月15日，马祖光院士周年祭。
这天，他的弟子将我国首次获得的“毛细管放电X光激光”，献给他们可敬可爱的先生。
这是一束世界上极为美丽的激光。这也是一束马祖光先生倾注了大量心血而又没能看到的激光。
“科学的光芒是美丽的”。马祖光用绚丽多彩的人生实现了自己曾经说过的话。
生命之光
“人生最大的幸福就是能够喘上一口气。”马祖光患有心衰，半夜犯病，每每喘不过气时，他常对老伴这样说。在科学求索的生命链条上，在与死神赛跑的抗争中，他紧张得连喘气的时间都没有。
对于马祖光，幸福的感觉很简单———舒坦地“喘上一口气”。从上世纪60年代他就患有心脏病，半夜一犯病，躺着呼吸困难，不得不坐起，缓解不适，憋闷的感觉就像辣椒面在胸口搅和。可是，在工作和事业中，他却不愿偷闲“喘喘气”。
1971年，阴霾依旧笼罩着中国。马祖光刚出牛棚，便扑向书海，决心挽回损失的时间，大干一场。先后创建了物理、核物理专业的他又捕捉到国际科技前沿———激光。
当时，激光对全系老师还是完全陌生的领域。精通英、俄两门外语的马祖光，争分夺秒抽时间去省图书馆查阅资料。在那个年代，敢于读书便是逆潮而动，需舍得一身剐的胆量。
还没摘下“牛鬼蛇神”的帽子，马祖光便又像一头拓荒牛在“激光”的田野里忘我开垦。
每天微曦初露，马老师就早早出发，7点半候在图书馆前。开馆后，他争分夺秒查阅，如饥似渴摘抄外文资料。一块干面包，一杯白开水，一坐就是一整天。
图书馆回来，晚上还要翻译、整理材料，第二天跟其它老师讲解讨论。冬去春来，一年又一年，马祖光摘抄了几十本厚厚的资料，也暗暗地为哈工大、为国家积聚了一支激光“预备役”队伍。
资料有了，可还没有资金、设备，甚至没有一颗螺丝钉。
因陋就简，白手起家。他领着年轻老师开始“硬干”：该专业的第一台没有示波器管的示波器，是从废旧物资“拣破烂”拣回来的；第一台机械泵是花200元钱在哈尔滨灯泡厂买的退役泵……
一个大雪纷飞的寒冬。马老师和同事推着手推车从废品收购站“淘”回蒸馏水玻璃瓶。那是在郊区，回来路上，大家争着“驾辕”，43岁的马祖光一马当先，头发淌着汗水和雪水，浑身冒着热气，脸上却喜滋滋的，拉着满车“宝贝”前行。
王雨三教授回忆当年创业情景，十分后悔，因为不知道马老师那时就患有心脏病，还傻乎乎开玩笑：“真是‘老马识途’啊！”
到了上世纪八九十年代，老马朝着与国际接轨的方向，拉起了整个专业学科发展的大车，虽然自己和妻子的病患如影随形地纠缠着。
建设一个学科，至少需要50年，马祖光这样认为，也努力实践着。他拖着病躯，筚路蓝缕，带领着一支一穷二白的队伍披荆斩棘。
30年过去了，哈工大光电学系已是少长咸集，群贤毕至：
———1994年—1996年，建立了可调谐（气体）激光技术国家级重点实验室；
———1999年，获准“长江学者奖励计划”特聘教授设点单位；
———2000年，建成“电子科学与技术”一级学科博士学位授权点；
———2001年，物理电子学学科被评为国家重点学科，马祖光被评为中科院院士；
目前，这支队伍正承担国防科工委、“863”高技术、国家自然科学基金等一批重大课题，“十五”期间的科研计划总经费约达到6000多万元。
“马老师是用自己的生命换取了学科的发展。”马祖光的大弟子王骐回首往事，总哽咽不止，泣不成声，无法继续自己的回忆。
大家都说马老师是个坚强乐观的人。，随父颠沛流离，饥寒交迫，饱受战乱之苦，他没有倒；期间，蹲牛棚，干苦力，挑沙子，睡仓库几近被煤烟熏死，他还是没有倒；创建哈工大三个专业，面对手拉肩扛的艰辛以及激光研究的技术攻关，他没有倒。
一位老领导曾严肃地对他说：“祖光啊，你的任务就是好好活着。”可惜，在病痛与工作的纠缠中，他最终透支了自己的生命。
智慧之光
在国际激光研究领域，马祖光的名字与许多“第一次”紧密相联的：首次观察非线性光学过程7种，开展Na2、Li2、K2光谱研究并首先观察到13个新谱区；首次实现放电激励S2蓝绿光放大；首创SBS相位共轭腔兼Q突变技术……
1979年，中国拥抱着科学的春天，马祖光也迎来了自己学术生涯的突破，他到德国LambdaPhysik公司，第二年，他又来到德国汉诺威大学作访问学者。
在国外他选定的科研课题是，“钠双原子分子第一三重态跃迁”。美、苏、法、德的科学家都曾对这一热点课题进行过研究，但均未成功。面对近红外激光发展中的一大难题，德国人劝他不要“鸡蛋碰石头”。
马祖光却暗下决心：外国人搞不出来的东西，中国人不一定就搞不出来，这口气一定要争。
由于实验条件限制，马祖光工作时间只能“瞅”别人的休息时间：早9点上班之前，晚6点下班之后。52岁的他以超常的毅力夜以继日工作，为了节省经费，两年间，他吃掉了150多斤挂面。
最后3个月限期过去了，失败，失败，还是失败。德国实验室负责人对他已不抱希望，让他重换课题。
一位伟人说过，科学的入口处，正像是地狱的入口处。这里，容不得半点怯弱和犹豫。马祖光没有一丝怯弱和犹豫，坚定地说：“希望再有10天时间。”德国人同意了。
10天，只是10天的早晨和夜晚。苦战到第5个晚上，马祖光通过改变动力学的非常规方法，终于发现了科学家们梦寐以求的Na2的新的近红外连续谱区。回国之后，他先后提出和凝练了激光介质光谱、新型可调协激光、X光激光、非线性光学技术、红外激光技术和激光空间信息技术等多个具有创新性的世界前沿科研方向。王骐教授为记者开列了从1980年以来，由马祖光直接指导所取得的国际首创成果，数目达到17项之多。
有人说，马老师的脑子就像一个喷泉，里面总是不断冒出新的思想：率先开展可能用于IT产业和等离子体诊断的X光激光研究，提出将激光作为信息载体在空间传递、获取信息技术……作为学科带头人，马祖光总是瞄准国际最具前瞻性的课题。光学泰斗王大珩说，祖光院士是我国从事激光研究从基础理论导出现实激光成果的少数先驱者之一。
马祖光最喜欢踏进的门是实验室的门。74岁高龄了，他还坚持与学生一起做实验，观察数据，有时熬通宵，一干就是6、7个小时。马老师特别支持创新。一个学生在“慢光”这一研究方向取得了突破，连忙打电话告诉老师。马祖光听到后，兴冲冲地从家里赶到实验室：“好，你再演示一遍！”看完过程和数据后，他兴奋地像个孩子，跑了几个办公室，奔走相告：“做出慢光了，这可是个新领域呀！”
他就是这样一个对科学近乎痴迷的人，离开了实验室，他的生命就没有着落。俗话说男儿有泪不轻弹，王雨三印象中，老师惟一一次落泪，就是因为最早的地下实验室里仪器受损。当时他摩挲着浸在水中的设备，心疼得掉下眼泪。
从马老师家到实验室只有600米。常人只需走十几分钟的路，对于他———一个患有几十年心脏病的老者来说，却是一条艰难漫长的路。在哈工大的校园里，人们经常会看见一个步履蹒跚的身影：身着蓝色补丁中山装，手拎皱痕累累黑皮包，每到上坡处，就一歇再歇，气喘吁吁。然而，他原本可以不这样：学校为他安排了专车接送，他婉拒了；他早已退休，可以不上班，但还是要惯性地去实验室看看。
沿着那条小道，循着那道门，走进科学殿堂，直至生命终结。
师道之光
马老师似乎只有两件永远做不完的事，一是科学研究，另一个就是培养人才！马祖光对学生的严格是出了名，有时精益求精甚至到了“苛刻”的地步
马祖光就像一个无形的“场”，汇聚着一大批优秀的学子慕名跟随。1983年，陈德应在高二时在报上看到马祖光的故事，当时就立下志愿：“我要考上哈工大，跟这位科学家学习。”
时光荏苒，20年过去了，陈德应实现了梦想，坚定地追随马老师足迹，从本科、研究生、博士直到哈工大电子技术研究所所长。
“要做一辈子学生，要有一辈子的危机感。”他记住了马先生的教诲。
攻读硕士学位期间，陈德应在国际上首次做出了“受激布里渊相位共轭腔激光振荡”。“我当时很兴奋，马上将初稿交给马老师。他把我的论文逐字逐句地修改，指出不足，并让我从理论上给他解释。”“这个问题恰恰是我不清楚的，分明是为难人啊！”陈德应有了怨气。老师看出学生的委屈，很耐心地说：“这样，我跟你一起分析。”后来，他们终于从理论上解释了这个过程，并获得了航天航空工业部科技进步一等奖。
“严谨是做学问的起码态度，可不能在知识界里当奸商啊！”马老师的严格出了名，说是精益求精，有时甚至达到一种不近情理的“苛刻”：答辩论文至少要在2周之前交给他；标点符号、英语单复数、词态，他都一一修改；答辩时，要仔细询问每一个实验数据的由来。据说，有的博士生受不了折磨，一气之下，拂袖而去，放弃了学位。
马祖光要求学生做实验，一片记录纸都不能丢，他说，哪怕是失败的实验数据，也可能从中找到问题的症结。做激光实验需要极强的稳定性，学生在耐火砖上少垫了一层泡沫，他都能指出来。只要参加国际、国内学术会议，马老师就会召集全体师生“过筛子”，一起观摩报告人的“预演”，帮助他纠正英语语音、指出论文疑点并提意见。一遍又一遍练习，直到他满意才放行。
他还率先提倡，请硕导、博导登上本科教学的讲台。现已是教务处副处长的张中华还记忆犹新：“我第一次上讲台是讲激光原理。马老师一定要让我试讲，听完后，他给我列出12本书目，要求两个月之内读完，然后向他汇报读书心得。”这12本书大都是国外原本教材，张中华一个暑假泡在图书馆。新学期开学了，他终于“交账”，才被允许上讲台。“虽然当时很苦，但这些书开阔了我的视野，对以后的教学获益匪浅。”
张中华读博也颇多“磨难”。当时定了一个课题后，他通过调研和文献检索，发现该课题国外已有学者提出。马老师知道后，坚决要他换题：“如果你的论文与别人撞车了，就必须改题。一定要做具有国际创新水平的工作！”这意味着张中华半年的工作前功尽弃。结果，他的博士学位比别人多读了一年，也印证了马导师的名言：“创新”要紧跟在“献身”之后。
对学生“严厉之极”，紧跟着却是“关爱至深”。作为威望很高的专家，马祖光为教研室争取了多项国家“863”课题、自然科学基金和国防课题。追踪热点、查找资料、检索文献，从立项、设计方案、中期检查到解决关键问题，马老师默默地做了许多幕后工作，可到最后却无私地让学生担任课题组组长。就连论文署名，他也总是把自己放在最后。
“相形之下，现在有些博导、硕导，对学生论文啥事不管，署起名来可是当仁不让啊！”一位学生说。
德高为师，身正为范。为了提携后人，马老师总是把学生推到科研第一线，给他们最大的发展空间。马老师培养的学生在国内国外都受到业界的好评。王骐告诉记者：“这是一种无形的压力，马老师逼我们去学，逼我们创新，正是这种力量，才让我们成长得如此之快。”在他直接指导下，已培养了十几个博导，在光电子师资队伍中，博士化率达到70％。
2003年7月11日晚，王雨三家的电话传来马老师的声音：“老王，下周要修订新教学计划，希望你能参加，一起讨论。”马老师似乎很高兴，就专业发展谈了很久很久，最后才说：
“我下周一（7月14日）去北京，给孙悦贞看看病，最后确定一下能否做手术，了却我一桩心事。”王雨三劝他不急着赶回来，马祖光却说：“不行，等我的工作还很多……”
王雨三怎么也没想到，这竟是老师对他的最后一次嘱托。
2003年7月15日，噩耗传来。
激光原理论文范文第5篇
关键词：平整度直接式检测类响应式检测类
一、引言
平整度检测贯穿于路面施工质量检测、评定、验收及运营期路面质量检测等环节，其检测设备、原理和方法多种多样，检测结果因检测设备不同而有较大差异。美国、澳大利亚等国的平整度检测技术处于领先水平。美国有多家公司研发和生产路面平整度检测仪，其中包括ICC公司生产的惯性激光断面仪和手推式断面仪；FACE公司生产的DIPSTICK(步进式断面仪)和手推式断面仪，及South Dakota DOT生产的惯性激光断面仪等(澳大利亚ARRB生产的手推式断面仪和惯性激光断面仪在国际上也有一定的市场)。
我国平整度检测技术的研究相对落后，由于公路建设的需要，在“七五”期间，由交通部公路研究所和西安公路研究所等单位先后分别研制了颠簸累积仪和八轮仪等平整度检测装置，目前已在中国市场上有了一定的应用。在过去的十年中，有过一些应用和理论的研究，如我国规范规定了几种用于不同工程阶段、不同结构层次的平整度检测设备和相应的检测、评定方法，但总的来说在技术方面突破不大。近年来国内在仪器的评价和相关性的研究方面也开展了一些工作，2001年交通部组织开展了平整度检定规程研究，并已初步完成。
二、路面平整度检测仪的基本分类
,q4U5e7lJ公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通)p%fzS$ZnP公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通路面平整度的仪器主要有两大分类：第一类为纵断面测定(直接式检测类)，即测出路面纵断面剖面曲线，然后对测出的纵断面曲线进行数学分析得出平整度指标。第二类为车辆对路面的反应测定(响应式检测类)，即测出车辆对路面纵断面变化的力学响应，然后对测出的力学响应进行数学分析得出平整度指标。对响应式检测类而言，其平整度指标的换算主要是通过对标准仪器测得的结果进行标定而得到。通常，第一类检测方法可用于路面施工质量验收与评价，而第二类检测方法主要用于路面周期性评价。但第二类检测仪器常要借助于第一类检测仪器进行指标标定。
1、直接式检测类
对直接式检测类平整度检测仪而言，主要的平整度指标为国际平整度指标IRI(InternationalRoughnessIndex)。国际平整度指标IRI是被广泛采用的路面平整度指标。国际平整度指标IRI的优点是具有很强的时间稳定性和空间稳定性，这使得不同时间和地点检测的国际平整度指标IRI值可进行直接比较。T c5Xv%g7^XZe公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通国际平整度指标IRI的计算是基于四分之一车辆仿真模型。四分之一车辆仿真模型是用于模拟车辆在实际路面行驶时车体对路面纵断面起伏波动的动态响应。J,y,[6\L f省略
"H+`&U;pM3Fj$u c
四分之一车辆仿真模型用于模拟车辆机械系统在路面纵断面曲线输入的激励下的动态响应。通过四分之一车辆仿真模型计算模型车车辆悬挂系统的单向位移量，将各次计算的单向位移值累加(单位为m)并与路段长度相除(单位为km)，既可以得到国际平整度指标IRI，其单位为m／km。国际平整度指标IRI计算的数学过程极其繁琐，具体计算公式可查阅有关资料。应该强调的是国际平整度指标IRI必须先获得路面纵断面剖面曲线，然后将路面纵断面剖面曲线输入到四分之一车辆仿真模型，由四分之一车辆仿真模型计算国际平整度指标IRI。事实上，几乎所有的自动化路面断面曲线检测系统(直接式检测类)都包含国际平整度指标IRI的计算软件包。因此只要获得路面纵断面剖面曲线，就能较易获得国际平整度指标IRI。 B$~4Z dI [mj Ck公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通2、响应式检测类 e V4k[ \8?;V响应式检测类的检测对象主要包括检测车辆的动态垂直加速度和垂直位移。当平整度检测仪检测的对象是车辆的动态垂直加速度时，此类平整度检测仪可归为电子响应式检测类；当平整度检测仪检测的对象是车辆的动态垂直向累积位移量时，此类平整度检测仪可归为机械响应式检测类。
三、主要特点
1、直接式检测类主要特点是：
(1)能得到路面纵断面曲线，根据纵断面曲线，平整度特性可直观地反映出来。
2|
GGphu/uo8C省略)o ^A8P?S省略(2)测得的路面纵断面曲线可输入到仿真数学模型而得到车辆对路面纵断面变化的仿真力学响应。过去的实验和研究已证明这种仿真响应与真实的车辆响应有很好的相关性。
AU8V B9oZ公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通3n(^xO#FJo9i T省略(3)检测路面纵断面曲线是较难的，尤其是长波长纵断面曲线，其原因是难以从检测仪本身直接取得路面纵断面垂直高度参照点。比较可取的方法是从检测仪本身的垂直加速度或与水平线的夹角之中间接地取得垂直高度的参照点。
(4)由于此类检测仪能得到路面纵断面曲线，因此可直接用于新路面施工质量的验收与评价，使验收部门有客观依据决定施工质量的优劣。
1s S|7c}`省略(5)若此类检测仪能测出长波长和短波长路面纵断面曲线，则可作为标准参照仪
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t8wv!P1m"Z2w用于对其它平整度仪进行标定和作相关分析。 ^+} ~ U5U3l省略Ot*dFUa9q d$s)G O公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通2、响应式检测类主要特点是：
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J9k$v2e5e(`&n公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通 (1)此类方法的依据是车辆对路面纵断面垂直高度变化的力学响应，如振动等，然后对这种响应进行数学分析，从而得到平整度指标，如垂直加速度均方差和颠簸累计值等。
(2)由于此类检测方法相对于第一类方法要简单，检测速度要快，因而适用于高速检测和长距离检测。 (3)此类方法无法得到路面纵断面曲线，因而主要应用于现存路面平整度评价。
(Ap3Z9_ q公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通(4)由于无法得到路面纵断面曲线，此类检测仪需依赖于能测出长波长和短波长路面纵断面曲线的平整度检测仪对其进行标定和作相关分析。
四、平整度检测仪的标定方法
1、基本原理
响应式平整度检测仪主要依据检测车对路面不平整的动态响应来获得平整度的指标的。因此，检测本身的机械性能将直接影响到平整度检测的结果。从概念上讲，不同的检测车针对同一条路面将会有不同的动态响应，即便是同一台检测车，当使用一段时间后，其机械性能和电气性能也会发生一定的变化。针对这两种性能前后时间的不一致性，在路面平整度检测的实践中，往往采用技术标定(也称系统标定)的方法来使各种响应式路面平整度仪的检测达到一致性，或归结到标准的检测。
O-NK6?8U | A,WQ|省略在国际上，路面平整度的标准检测主要采用两种方法，第一种方法是采用精密水准仪检测路面平整度，即采用精密水准仪检测出路面的纵断面剖面曲线(标高)，然后采用计算机软件将测得的路面纵断面曲线转换成国际平整度指标(IRI)，从而获得该路面的平整度指标的标准检测。第二种方法是采用手推式断面仪(也称路面纵断面剖面仪)检测路面纵断面剖面曲线，然后采用计算机软件将测得的路面纵断面曲线转换成IRI，从而获得该路面的平整度指标的标准检测。不论是采用何种标准检测，其基本要求是：
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z省略2q2F D!IU2d)y+[r[a．检测结果不受检测设备机械性能的影响；
t5@M k5B!| Fb省略b．检测精度要求较高；
'z+~G1G!Bk*~公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通C．能直接获得全波长的路面纵断面剖面曲线；
d．能直接计算出IRI。 2]QM vv"OSreHtQ
p/BK路桥先锋论坛―省略对于响应式平整度检测仪的标定，一般要求至少5条以上的路面(包括较为粗糙的路面、中等平整的路面和较为平整的路面)，其长度为100～200m左右。对这些选定的路面，分别采用标准仪器(精密水准仪或手推式断面仪)和被标定的响应式平整度仪实施平整度检测，获得的平整度指标即可用来作为系统标定之用。
五、结束语
路面平整度是评定路面使用品质的重要指标之一,它既是一个路面外观指标,又是衡量路面质量及现有路面破坏程度的一个重要指标。其直接关系到行车安全以及车辆的通行能力和运营的经济性，还影响着路面的使用年限，但近年来由于各种车载高效检测设备拥有测试精度等级高，人为因素少，不用中断交通等优点，这些方法已经被各省市的质监部门所采用平整度检测事业也正朝着精确、快速、高效的方向发展。
参考文献：
张超、郑南翔、王建设 《路基路面试验检测技术》 人民交通出版社
激光原理论文范文第6篇
【论文摘要】：对磁力仪未来发展进行了展望。重点介绍了：1.光泵磁力仪及其光源和共振元素的选择与设计2.超导技术的进步推动了超导量子干涉磁力仪的发展3.对处于研究、探索阶段的原子磁力仪进行了关注。
引言
目前，在空间、海洋、勘探、在医院和其它实验室中广泛的应用着各种磁力仪，用于测量地磁场以及生物磁场。在这些领域，新型的光泵磁力仪、超导磁力仪（SuperconductingQuantumInterferenceDevice,SQUID）；以及处于研究、试验阶段的固体电子自旋共振磁力仪（ElectronSpinResonance,ESP）、原子磁力仪（AtomicMagnetometer,AM）必将以其超高的精度担负起越来越重的任务。
过去测量磁场强度的单位是奥斯特(Oersted,Oe)，采用和推广国际单位制(SI)以后，测量磁感应强度(磁通量密度)的单位是特斯拉(Tesla,T)或高斯(Gaus,Gs)。它们之间的对应关系为1nT=10-9T=1gamma(γ)。特斯拉的换算关系为:1T(特斯拉)=109nT(纳特)=1012pT(皮特)=1015fT(飞特)=1018aT(阿特)［1］。
磁场强度曾经用过T、F、Be等几个符号表示，许多文献中曾采用F、Be。文章中为了规范、清晰采用国际标准单位T。
1.光泵磁力仪
光泵磁力仪是高灵敏的磁测设备。它是以某些元素的原子在外磁场中产生的蔡曼分裂为基础，并采用光泵技术与磁共振技术研制成的。
按照量子理论，在外磁场T中，具有自旋的亚原子粒子（如核子和电子）能级简并（degeneracy）解除，分裂为一些磁次能级（或称为蔡曼能级），在光谱上的表现，就是谱线分裂，这就是蔡曼效应，蔡曼因此获得1902(第二届)诺贝尔物理学奖。分裂的能级间的能量差一般与外界磁场成正比。当粒子在分裂的能级间发生跃迁时，就会发射或吸收电磁波，其频率与磁次能级间的能量差成正比，测定这个电磁波的频率，即可测定磁场。
光泵磁力仪是目前实际生产和科学技术应用中灵敏度较高的一种磁测仪器。它灵敏度高，一般为0.01nT量级，理论灵敏度高达10－2-10－4nT;响应频率高，可在快速变化中进行测量;可测量地磁场的总向量T及其分量，并能进行连续测量。
光泵磁力仪的种类甚多。按共振元素的不同，可分为氦（He）光泵磁力仪和碱金属光泵磁力仪，共振元素有氦（He4）、铷（Rb85、Rb87）、铯（Cs133）、钾（K39）、汞（Hg）等。对碱金属而言，受温度影响较大，如铯（Cs133）元素在恒温430C左右，方可变成蒸汽状态，而只有在蒸汽状态时才能产生光泵作用。对He3、He4而言，因其本身是气体状态，无需加热至恒温，只需将它激励使其处于亚稳态，就能产生光泵作用。这些条件在设计与制造仪器时，必须予以重视。
光泵磁力仪未来的发展水平，主要取决于光泵光源及共振元素的发展程度。法国曾用可调谐的激光器代替常规的氦灯制成光泵磁力仪，由于谱线的选择性较好，激光又比氦灯的光要强，因此提高了磁力仪的灵敏度，达到10pT/Hz1/2。美国的R.Slcum博士利用二极管激光器作为氦同位素光泵磁力仪的光源，并申请了专利，与氦灯光源相比，灵敏度提高一个量级。最新的激光光泵氦（He4）磁力仪的灵敏度已突破1PT/Hz1/2的界限，达到0.4PT/Hz1/2，而用高频激发的灯室作为光泵的光源的氦4航空磁力仪达到了20pT/Hz1/2的灵敏度［2-3］。在共振元素的选择上，为了提高精度，需要选择谱线较窄的物质，碱金属符合谱线窄的要求，但需要一定的温度（40-55℃）加热为气态。现在已经有很多利用碱金属制成的磁力仪，前不久问世的钾磁力仪，由于谱线很窄又不重叠，方位误差很小，维修方便，分辨率达到0.1pT，在取样率为20Hz时，灵敏度可达到0.014nT。因此钾光泵磁力仪在光泵磁力仪中占有优势地位。当然随着灵敏度，取样率的提高，其价格也显著提高。
2.超导量子干涉磁力仪
超导量子干涉器件（SQUID）是上世纪60年代中期发展起来的一种新型的灵敏度极高的磁敏传感器。它是以约瑟夫逊（Josephson）效应为理论基础，用超导材料制成的，是超导量子干涉磁力仪的核心。
SQUID由两个用很薄的绝缘体隔开的超导体而形成两个并联的约瑟夫松结（Josephsonjunction）组成。约瑟弗松获得1973年诺贝尔物理学奖，在此前一年（1972年）J.Bardeen、L.N.Cooper和J.R.Schrieffer三位物理学家由于共同研究建立解释超导现象的BCS理论获得诺贝尔物理学奖。
SQUID可以检测非常微弱的磁场，足以检测生物电流产生的微弱磁场，人类心脏产生的磁场约为10-10T（0.1nT），人脑的磁场约为10-13T（0.1pT）。如果有一个恒定的电流维持在SQUID中，则测得的电压随两个结上相位的变化而振荡，而相位的变化取决于磁通的变化。量子理论得出的十分重要的结论是，若有一超导体环路，则它包围的磁通量只能取Φ0的整数倍。
Φ0＝h/(2e)=2.0678506(54)×10-15Wb≈2.07×10-15Wb=2.07×nT.cm2
这就是磁通量的量子化，Φ0叫做磁通量量子。如果磁场发生变化，则Φ0的个数也跟着变化，对Φ0个数进行计数就可测得磁场值。超导磁力仪是矢量磁力仪，它测量垂直于超导环路平面的磁场[4]。
SQUID灵敏度极高，可达10-15T，比灵敏度较高的光泵磁力仪要高出几个数量级；它测量范围宽，可从零场测量到数千特斯拉；其响应频率可从零响应到几千兆赫。这些特性均远远超过常用的磁通门磁力仪和质子旋进磁力仪。
量子超导磁力仪具有高精度、高灵敏度的同时不足之处也相对十分明显，超导材料自身易碎、不易加工，成本极其昂贵且SQUID磁测仪器要求在低温条件下工作、需要昂贵的液氦（或液氮）和制冷设备，这给SQUID磁测技术的广泛应用带来许多困难。在超导领域的这场竞争中，世界各国都在不断探索，超导从低温向高温的方向进步，同时生产设备和技术也持续的提高。可以预计，量子超导干涉磁力仪随着超导技术的发展将会在许多领域中得到更广泛的应用。
3.原子磁力仪
获得1997年诺贝尔物理学奖的法国物理学家科恩-唐努吉（ClaudeCohen-Tannoudji）指出，原子磁力仪是通过测量所含电子自旋已被极化的原子在磁场中的进动(旋进)来实现的。最近美国普林斯顿大学物理系M．v．Romalis教授和位于西雅图的华盛顿大学物理系的J.C.Allred等研制成一种完全利用光学方法测量磁场的新型原子磁力仪，因此有人将这种磁力仪称为全光学磁力仪(allopticalatomicmagnetometer)。
首先由激光器产生一定频率的偏振激光束照射气态钾原子，使钾原子跃迁到高能级产生极化，待测的外磁场使原子的极化发生变化，从而原子的磁矩绕着磁场方向进动(旋进)，用另一束激光来检测上述变化。即可测定磁场，磁力仪的核心是一个充满了气态钾原子和缓冲气体氦的气室。用一束起光泵作用的圆偏振高功率的激光照射气室，钾原子最外层未配对的价电子吸收激光后进入自旋极化状态．电子的自旋指向圆偏振方向。此时用一个单频二极管激光器发出一束垂直于光泵激光束的取样激光，检测电子自旋在待测磁场中进动（旋进）时电子自旋的取向，取样激光少许离开钾的共振频率，并且当它通过极化了的气态钾时，激光偏振角会转动。转动的角度与自旋指向取样光束的角度成比例。将取样光束聚焦投射到光电二极管阵列上。即可形成磁场的图像［5］。M.V.Romalis等指出，根据量子力学的测不准原理（uncertaintyprinciple,或不确定性原理），原子磁力仪的极限灵敏度δB＝1/（γ(nT2Vt)1/2），式中γ是旋磁比，n是单位体积内工作物资的原子数，T2是横向弛豫(自旋驰豫)时间，V是体积，t是测量时间。由上式可见，在γ、t给定的条件下，要提高灵敏度，必须让n、T2达到尽可能大的数值．而为了提高空间分辨率，V又不能取很大的数值。
M．v．Romalis教授等研制的量子磁力仪正是巧妙的提高了n与T。M.V.Romalis等把钾原子密度增加到n≈6×1013cm-3,是通常的10000倍，并加进大密度（2.9atm）的氦作为缓冲等方法，避免了自旋弛豫，即保持大的T2数值，获得提高测量磁场的灵敏度和空间分辨率的优异成果。灵敏度达到0.54fT/Hz1/2，经过改进后还可提高10-2-10-3fT/Hz1/2，空间分辨率达到毫米级。在弱磁场中工作时．这种磁力仪的灵敏度可能达到10-18T的数量级，那将比SQUID灵敏1000倍，更为重要的是这种磁力仪不需要低温条件。受M.V.Romalis教授等研制的新型原子磁力仪的启发，目前美国已经有公司提出根据频率调制磁学-光学转动原理设计灵敏磁力仪,转动率与磁场成比例,用极化测定方法测量[4][6]。
新型原子磁力仪可用于物理学基本理论的研究，高精度地质调查和油、气等矿产普查，生物磁学研究。前已提及,现在光泵磁力仪已成功地测绘出心脏产生的磁场,磁场幅度为0.1nT，人脑的磁场很弱,只有几个fT。高灵敏度的原子磁力仪,在绘制心磁图、脑磁图作医学诊断乃至是生物磁测、空间磁测，军事侦察等领域，无疑是非常合适的，但仍需进行完善才适应实际应用的需要。
结束语:
虽然现在许多小巧的新兴磁敏传感器（如霍尔磁敏传感器，巨磁阻传感器等）也十分活跃，但其精度远不能与文中涉及的磁力仪相比较。随着磁力仪的发展，磁场探测精度的提高，新兴学科--磁法应用有着广泛的发展空间。
参考文献
[1]张昌达.量子磁力仪研究与开发近况.物探与化探.2005年8月第29卷第4期：283-287.
[2]SlocumRE,SchearerLD,TinP,etal.Nd:LNAlaseropticalpumpingof4He-Applicationtospacemagnetometers[J].Jour-nalofAppliedPhysics,1988,64:6615-6617.
[3]GilesH,HamelJ,ChéronB.Laserpumped4Hemagnetometer[J].ReviewofScientificInstruments,2001,72(5):2253-2260.
[4]张昌达，董浩斌.量子磁力仪评说.工程地球物理学报.2004年12月第1卷第6期：499-506.
激光原理论文范文第7篇
“弃暗投明”的新技术
宋延林笑着说，走上“纳米材料绿色制版技术”的研发之路，始自一次“意外”。
那是1995年，正在攻读博士学位的宋延林，琢磨着自己关于信息存储材料的研究工作。他不想重复别人的材料体系，于是有了一个大胆的想法：既然当时国际上主流的信息存储材料是无机材料，那么自己就挑战一下有机材料。
这在当时并不被人看好，但他与合作伙伴最终成功地将信息存储点的尺寸从 十几个纳米缩小至1.3个纳米。相关论文很快被国际权威学术期刊接受发表，研究成果亦被两院院士评选为1997年“中国十大科技进展”之一。“这给了我一个很大的启发，不是国外没有做过的事情就不能做。以前中国人总觉得引领科技进步的一定是西方国家，我们只能一味追赶，似乎最好的成绩也只能是缩小与国际先进水平的差距。但事实不应该是这样。”
从那天开始，宋延林就打定主意，要做与别人不一样的东西。多年以后，灵感聚焦于“印刷技术”。
从成像原理来看，印刷技术的发展可以划分为两大阶段：首先是“物理成像阶段”， 基于物理凹凸结构成像，譬如雕版印刷、木活字印刷、铅字印刷。接下来是“化学成像阶段”，基于化学感光成像，主要有两种技术，一种是激光照排技术，上世纪80年代由王选院士主持研发的汉字激光照排技术，目前仍是中国印刷业的主流技术；另一种是国际上流行的计算机直接制版（CTP）技术。
但无论是激光照排技术还是CTP技术，都是感光成像的过程。激光照排的过程与胶卷曝光类似：先将计算机处理的信息通过激光扫描到感光胶片上，再通过曝光、显影、定影得到一张底片，底片在涂有感光层的PS版上重复曝光、显影、冲洗的过程，得到最终印版。
“事实上，高质量的信息传输，应尽可能减少信息转换的环节。有没有一种办法，可以直接打印出印版，省略化学显影过程呢？”
宋延林首先考虑的是确定印版的材料要求。对于印刷而言，印版的图文区需要“沾油墨”，空白区则“不沾油墨”。高质量的印刷，要求两个区域必须形成足够大的反差，否则很容易“糊版”。宋延林根据信息存储中提高信噪比的要求和纳米材料控制表面性质的研究基础，在印版表面形成特殊的纳米结构，确保图文区和空白区有足够的反差，且界面清晰。
不过事情远没有大功告成，“耐印力”成为紧跟着必须面对的挑战。“如果要让这项技术走向市场，必须确保它可以满足常规生产要求。目前主流印刷版材的耐印力，比如印刷普通报纸，需要在10万份以上。最终我们通过纳米材料的复合增强，使新版材的耐印力达到同一水准。”
所谓“复合增强”，打个通俗的比方，和增强柏油马路耐磨性类似：只铺沥青的路面极易损坏，在沥青中掺入石子，就大大提高了耐磨性。“虽然听起来简单，但实际操作时，还要保证极其细微的纳米颗粒不团聚，特别是在南方、北方零上40℃至零下40℃的温差下，不沉淀，不堵头，打印出的墨滴大小要与版材表面张力、纳米孔的孔径形成定量可控的关系，实现所有这些，背后是一系列复杂细致的研究工作。”
除此之外，由于纳米材料绿色制版技术在国际上并无先例可循，因此亦没有成熟的配套设备。为此，技术团队还要开发针对报业、商业和票据类的设备及相应软件。
当一切都从理论化为现实，一种全新的印刷制版技术横空出世。宋延林一口气描述它的操作原理：“用计算机处理好全部图文信息，直接将印版打印出来，图文区是亲油的，空白区是亲水的，两者反差足够大，足够耐磨。”
新技术的优势显而易见。首先，传统的化学成像过程，印版与胶片的生产、运输和使用过程都要严格避光，非常麻烦。而纳米材料制版技术，则是基于“非感光”的全新原理，宋延林打趣说，有领导说这是个“弃暗投明”的新技术。
其次，依赖化学成像形成的印刷产业链，有两大无法根除的污染。
一是制版的污染。感光成像的化学冲洗过程，是将感光材料全面覆盖在版基上，然后根据实际图文情况，将“图文区”保留，“空白区”侵蚀掉。如此一来，80%以上的感光材料都被浪费，同时造成每年百万吨量级的废液排放。
二是版基的污染。目前主流印刷制版技术的铝版基制备，实际是一个电解氧化的过程，电解液里的浓酸，会腐蚀消耗铝材，再加之曝光过程中的损耗，大量的铝材变成污染物被浪费，并造成严重的金属离子污染。而废酸用石灰中和后，又会形成大量废渣。
“纳米材料印刷制版技术是用计算机直接打印制版，没有化学腐蚀过程，既不会形成废液、废渣污染，也不会损失铝材。被消耗的仅仅是打印的墨水，成本优势明显，有可观的利润空间，且可以通过鼠标简便操作。”宋延林说，这是令他自豪的一点。
他永远都记得，有一期《时代周刊》的封面触目惊心：一只巨大的iphone手机，连接着一座冒着黑烟的工厂，用醒目的字体探讨这只“神器”为什么会选择“made in china”（中国制造），结论有二：一靠“廉价人力”，二靠“超级污染”。“中国留给世界的印象，一定要改一改了！事实证明，我们可以拿出领先、环保的绿色解决方案。”
再见，试验室！
激光原理论文范文第8篇
温稠密物质范围很宽，可以定义为热能小于或稍超过费米能状态的物质，是通常凝聚态物质和高温完全电离等离子体之间的一类物质，其电子处于部分电离、部分束缚的状态，成分包括自由和束缚电子、离子、原子、分子以及它们组成的束团，一般处于高压状态。通常这类物质具有高的能量密度特征。
极端X射线探测极端物质——
内布拉斯加-林肯大学物理与天文学教授唐纳德·乌姆斯塔德说，要在实验室造出稠密等离子体，一般方法是迅速加热一个固体密度物质，如一薄层金属箔。如果加热速度足够快，就能达到使密度保持相对恒定，接近于通常固体密度值。超短脉冲激光是能将固体快速加热到稠密等离子体的首选。
最近，一个由牛津大学奥兰多·希瑞克斯塔和英、美、德、澳等国科学家组成的国际研究小组利用目前世界最强的X射线激光源斯坦福大学的直线加速相干光源（LCLS）将铝箔在约80飞秒（1飞秒=10-15秒）内加热到70到180eV（约80到200万开氏度）。由于这么短时间内加热，压力达到几千万大气压，铝箔来不及膨胀，还几乎保持着原来固体密度，生成了温稠密等离子体，研究小组对其内部的电离情况进行了直接检测，并将相关结果以论文形式发表在《物理评论快报》上。
在以往实验中，所用激光只有近红外到紫外波长的激光，新实验用了完全不同的激光：X射线自由电子激光（XFEL）。相干X射线能量很高，达到千电子伏特以上，能将铝核K壳层电子直接击出原子，而红外光基本上只能激发外壳层电子。X射线还能更深地穿透材料，均匀照射整个目标，将其加热到100eV（百万开氏度以上），生成固体密度等离子体。
正如研究小组领导、牛津大学的贾斯廷·瓦克所说：“X射线激光非常关键，我们无法在别的地方进行这种实验。”LCLS为实验提供了特需条件：用于检测极端现象的严格受控的环境，相干X射线能量极高而且能精确调整，精确检测特殊固体密度等离子体属性的方法。
希瑞克斯塔等人检测了铝箔系统内高电荷离子的K壳层电离电子的荧光，反推内部压力电离下有效电离势连续降低的变化，发现实验结果和广泛使用的Stewart-Pyatt模型（1965年提出，简称SP模型）所预测的结果不符，却和更早的Ecker-Krll模型（1963年提出，简称EK模型）吻合的较好。研究人员指出，从研究核聚变能源到理解恒星内部的运行机制，这一结果将对许多领域产生重要影响。
两种模型的含义——
沿用半个世纪的模型意味着什么？理论的改换将会对哪些研究产生影响？为此科技日报记者还专门采访了中国科学院院士、北京大学应用物理与技术研究中心主任贺贤土。
贺贤土解释说，温稠密物质中存在复杂的电离效应，精确了解不同粒子的电离程度，可以很好了解强耦合下温稠密物质内各种粒子和束团的状态和成分，这对研究温稠密物质特性，如局部热动力学下状态方程和输运系数十分重要。
目前还没有一种满意的理论能很好描述温稠密物质性质。虽有好几种压力电离模型，但很难判断它们准确性，如何实验诊断难度很大。目前国际上很多数值模拟程序中都采用SP模型，它是用离子间距作为考虑有效屏蔽的平均离子模型的参量；而EK模型是用离子和自由电子密度之和表示粒子间距，作为考虑有效屏蔽的平均离子模型的参量。
希瑞克斯塔等人用两种模型预言温稠密物质的有效电离势发生连续下降的特性，表明了EK模型给出更大的下降，这对精确研究温稠密物质状态方程、电导系数和热导率、离子辐射等性质都有重要意义。
实验的重要性还在于他们筛选出了更好的模型。实验数据与EK模型吻合的更好，表明在计算等离子体密度时不能忽略电子的影响，考虑电子数量的模拟效果更好。但EK模型仍有不符合实验的地方，还需要更多实验和细节上的修正。这也体现了等离子体内部电离的复杂性。
贺贤土说，我国目前还没有像可调谐的千电子伏特以上能量相干的X射线自由电子激光器，上述实验由于条件的限制还无法开展。我们主要利用我国神光Ⅱ和神光Ⅲ原型激光器从整体上进行温稠密物质的状态方程等研究；理论上研究温稠密物质主要从量子统计出发研究它们的电离度、等离子体相变（PPT）、化学势、自能等物理量，并在密度泛函和Green函数等框架下理论研究它们的粒子数密度，进而获得了状态方程和输运系数，精确了解通常要从第一性原理出发进行数值模拟研究。
温稠密物质研究有广泛应用——