《基於飛秒門控啁啾超連續譜的物體形貌測量研究》是依託西安交通大學，由司金海擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於飛秒門控啁啾超連續譜的物體形貌測量研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：司金海
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
光學三維表面形貌測量技術具有非接觸、精度高、速度快，易於在計算機控制下實現自動化測量等優點，在現代科學研究和工業生產中起著非常重要的作用。基於飛秒門控啁啾超連續譜的物體形貌測量是一種利用光克爾門調控飛秒雷射產生的啁啾超連續譜進行物體形貌測量的技術。該技術的最大特點是兼具高時間解析度與縱向空間解析度，特別適合於快速運動物體的瞬態三維形貌測量以及散射介質中運動物體的瞬態成像。本項目擬利用飛秒雷射在介質中的成絲效應產生穩定均勻的啁啾超連續譜源，對其傳輸過程的啁啾結構變化與調控進行理論與實驗研究，建立適於形貌測量的飛秒雷射成絲及啁啾超連續譜傳輸的理論體系；研究在超快回響材料中的光克爾效應，通過有效抑制自衍射效應獲得超快光克爾門；設計並製作採用自適應光學器件的新型長程送光系統，調控啁啾超連續譜光束的空間分布；研製基於飛秒門控啁啾超連續譜的物體瞬態形貌測量系統。
結題摘要
物體三維形貌測量在工業、生物、醫學等領域具有重要的套用價值。光學式的物體三維形貌測量技術具有非接觸、非破壞、超高速等優點，是目前主流的技術手段。基於飛秒光克爾門的物體三維形貌測量方法，特別是基於飛秒光克爾門控超連續譜的物體三維形貌測量方法，兼具高時間與縱向空間解析度，特別適合於快速運動物體的瞬態三維形貌測量。本項目研究了基於飛秒雷射和鉍酸鹽玻璃（BI玻璃）的超快光克爾門及其時間分辨特性；利用這種超快光克爾門，研究了光克爾門控超連續譜及其在物體三維形貌瞬態測量技術中的套用；提出並研究了基於單色飛秒脈衝和飛秒光克爾門的物體三維形貌測量新方法。項目取得了如下創新性成果： （1）使用飛秒雷射和具有回響時間快、非線性係數大、損傷閾值高等特點的BI玻璃，實現了開關時間最快可達85飛秒（半高全寬）的光克爾門。它的開關時間比常用基於皮秒量級回響的CS2光克爾門快200倍左右，是目前已報導的最快光克爾門開關時間之一。 （ 2）開展了飛秒光克爾門控超連續譜的研究。該方法可以用於物體三維形貌瞬態測量，以及表征光克爾門在超快螢光時間分辨、全光開光等領域套用的性能優劣。研究表明，由於BI玻璃光克爾門控超連續譜具有良好的門光譜特性，因此可為基於光克爾門控超連續譜的物體三維形貌瞬態測量技術提供高的時間和縱向空間解析度。 （3）研究了飛秒光克爾門控超連續譜的物體三維形貌瞬態測量技術，這種方法利用飛秒雷射在介質內的成絲效應產生啁啾超連續譜，然後將其照射待測物體，由光克爾門瞬態選通的受物體形貌調製的部分光譜成分，直接在CCD上得到與物體形貌相應的彩色光譜圖像，完成對物體三維形貌的測量。提出了使用光譜儀與彩色CCD聯合檢測光克爾門譜中的物體三維形貌信息。 （4）提出了基於飛秒光克爾門和單色飛秒脈衝的物體三維形貌測量新方法，這種方法利用物體表面不同高度處反射或透射光束間的光程差，使用光克爾門獲取被測物體的表面形貌信息。研究了該技術在透射和反射兩類目標物體的三維形貌測量中的套用，實現了優於20微米的縱向空間解析度。該方法避免了傳統飛行時間法需要逐點掃描和高頻調製信號光束的限制。
