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三維激光數字測量技術是一種集激光測距傳感器、控制模塊、三維數字建模等高新技術的新型空間測繪技術。其硬件主要包括：激光發射接收器（脈沖法），步進電機（垂直方向、水平方向），角度編碼器，控制器，傾斜補償器，手持式PDA，電源等組成；控制模塊：儀器自檢、調平、校準，參數設置，數據傳輸，數據處理，文件儲存（數據格式轉換），數據輸出，誤差分析等；數據處理：點云數據采集，點云特征描述與提取，點云數據拼接，圖像切割，數據除噪，點云曲面重建、可視化等。 項目設計的產品是一種三維激光數字測量儀，是與巖體三維激光數字測量系統配套使用的全新的空間三維信息獲取手段，可用于礦業工程、地鐵工程、鐵(公)路隧道工程、水利工程、地下儲油庫、人防工程、土木工程測量，能夠為客戶提供“硬件+數據+軟件+解決方案”的全產業鏈服務。 三維激光數字測量技術是一種快速直接獲取被測目標表面模型的技術，最終目的就是要建立被測目標的數字化的精確三維模型以服務于工程建設各個領域。由三維激光數字測量技術進行數據采集之后，獲取的是目標表面高密度的點云數據，進而對被測目標表面的完整、清晰的表達。將采集到的點云數據進行優化，其實質就是如何將“點”變為“體”的過程。點云重建復原了被測目標的真實形狀且對其表面模型進行數字化表達，對后繼算法的實施、算法效率的優化、最終模型的生成以及信息的正確提取。 技術指標：測量距離：100m、150m、500m、1700m；采樣頻率：200Hz；測量誤差：20mm；視角：360°×270°；測距方法：脈沖法；重量：6kg 大規模推廣三維激光數字測量儀的應用領域及應用規模，建成國內領先的三維激光數字測量軟硬件創新與研發基地，推動我國三維激光數字測量技術創新和產業發展。產品定位：打造具有自主知識產權，技術含量達到國際先進水平的產品。 產品市場定價在25~30萬元。與國外同類產品比較，具有很高的價格優勢。 該產品能夠快速量測被測三維空間，建立三維空間模型，并計算三維空間體積、穩定性分析、數值計算等，為工程的穩定性和安全性分析提供技術保障。填補國內技術空白。

首次從理論上系統闡明了微通道結構靶中，縱向電場主導了電子的加速過程，同時電子的橫向加速可以得到有效的抑制，因此可以獲得高準直性的電子束，當這些電子束在橫向場中的相位發生反轉時，電子就會在管道邊界處產生強伽馬輻射。由于電子的發散角決定了伽馬輻射的發散角，因此可以獲得準直性非常好的γ-ray輻射源。數值模擬中10PW激光所能獲得的發散角小于3度，亮度比之前研究報道結果高出兩個數量級的伽馬輻射源。圖1. 激光驅動光子對撞機產生正負電子對的方案設計圖2. 本方案可以獲得高出之前2-3量級的伽馬光源亮度 本工作即基于以上研究成果，將該超高亮度的伽馬射線應用于光子對撞機。理論計算結果表明，該方案可以獲得超高信噪比（>1000:1）,且每一發正負電子對信號（>1e8）遠高于現有測量技術的探測極限。因此，通過該方案可以在實驗室中驗證光子互作用過程中由能量到物質的轉換過程，將提供激光驅動光子對撞機研究的新途徑，也將極大的促進雙光子BW物理的發展。未來有望依據本方案建設基于重頻拍瓦飛秒激光的高亮度伽馬源及其應用裝置。

成果與項目的背景及主要用途：工廠普及型通用激光非接觸測徑儀適于在生 產現場的計量室或車間檢測工位使用，本身是獨立的儀器，適于測量軸類部件、 寬度工件和線纜類產品，對材料不敏感，只要是不透明的工件均可以測量。具有 集成顯示及鍵盤控制，測速超過每秒 300 次，具有現場標定功能，可以設定被測 標準值、上下報警偏差值。具有 RS232/485 接口，可以與上位機或 SPC 系統通信， 集成網絡數據收集功能。 技術原理與工藝流程簡介：采用半導體激光器、擴速準直光路、CCD 光電傳 感器和單片機技術相結合. 特點及性能參數： 技術水平及專利與獲獎情況：處于國內同類型先進技術水平，具有巨大的成 本優勢，具有很強的市場競爭力。已經申請適用新型專利。 應用前景分析及效益預測：在機械加工業、線纜業等需對產品尺寸進行可靠、 高效率控制的行業中廣泛的使用，可以完全替代如卡尺等傳統量具，避免人為誤 差等因素對產品質量的影響。 目前該技術的成熟程度達到可工業化批量生產，因為屬于工廠低價型激光測 量設備，具有巨大的市場需求。如初期月產 20～40 臺，生產成本 0.8 萬/臺，市 場售價 1.8 萬/臺，年銷平均 200 臺，產值 360 萬，利潤近 200 萬。 應用領域：可廣泛應用于機械制造業，特別適合機械加工中的質量控制，也 適用于線纜等線材工業生產中在線測量和監控產品外形尺寸及其變化。 技術轉化條件（包括：原料、設備、廠房面積的要求及投資規模）： 所需原材料： 均為市場上可采購原材料，無特殊要求，例如：電子元器件、光學部件等； 設備及環境要求：AC220V 電源、普通示波器及電壓表； 所需廠房面積：普通廠房 100 平方米； 人員要求：具有電子工廠工作經歷的工人及若干光、機、電專業人員； 初期投資規模：除以上條件外需流動資金 50～80 萬。 合作方式及條件：技術轉讓，轉讓費：人民幣 50～70 萬元。

法拉第激光是一種新型的利用鉀、銣、銫原子譜線等作為量子頻率參考的半導體激光器，它采用法拉第原子濾光技術，實現輸出波長與原子多普勒譜直接相對應，擺脫外界振動、溫度變化和電流波動對輸出激光波長頻率的干擾，摒棄了復雜的鎖頻系統。

項目成功開發了級聯振蕩Er*:ZBLAN光纖激光器，采用基于多色鏡技術的F-P腔和全固態LD反向泵浦技術獲”了2.8um 和1.6um雙波段激光輸出，由于2.8ym波長的激光可進行精確切割而1.6um波長的激光可凝結止血，因此同時輸出此兩個波段的激光器可用于開發多用途的激光醫療系統。同時這兩個波段的激光在光電對抗、激光通信、空間探測、科研測量等方面都有良好的應用前景。項目在實施過程中申報國家專利5項，已獲發明專利授權3項、實用新型專利授權1項;發表科研論文8篇，其中被SCI收錄7篇。

螺旋耦合摻稀土光纖棒單模輸出激光器（專利號：200810118083.9）。它包括泵浦源與單模摻稀土光纖、摻稀土光纖棒；泵浦源對光纖光柵、光纖光柵與單模摻稀土光纖構成的激光器進行泵浦；泵浦源對摻稀土光纖棒進行泵浦，將光纖光柵與光纖光柵、單模摻稀土光纖連接在一起，置入在摻稀土光纖棒包層上刻的螺旋槽內，其中置入槽內的光纖光柵、單模摻稀土光纖部分或全部包層去掉，對槽進行封裝，并對摻稀土光纖棒兩端端面光滑處理，通過內部強耦合，使摻稀土光纖棒諧振在光纖光柵、單模摻稀土光纖構成的激光器產生的激光波長上，實現主動鎖相，從而實現單模激光超亮度大功率輸出。 種子激光注入式有源光纖棒單模激光器（專利號：200810118082.4），它包括泵浦源、單模種子光纖激光器、摻稀土離子光纖棒、光纖；其中泵浦源對摻稀土離子光纖棒進行泵浦；光纖的一端與單模種子光纖激光器的輸出端連接，另一端去掉部分或全部包層的光纖置入摻稀土離子光纖棒包層或摻稀土離子光纖棒芯內的孔中，其后對摻稀土離子光纖棒進行熱處理，使孔無空氣間隙。由于光纖與摻稀土離子光纖棒芯之間的強耦合，使得摻稀土離子光纖棒諧振在單模種子光纖激光器產生的激光波長上，從而實現單模激光超亮度大功率輸出。

北京交通大學充分發揮激光技術優勢，發現并攻克了國內外現有激光驅鳥器產品存在的嚴重技術問題，能夠開發和生產固定波長激光驅鳥器、波長調諧激光驅鳥器和超寬光譜激光驅鳥器等3大類激光驅鳥器，并且各類激光驅鳥器的激光發散角不大于17μrad，完全保證人眼和鳥眼安全。 1．已經具有生產適于水產養殖和果園種植的全天候自動運轉的固定波長激光驅鳥器產品的能力。共有450nm、502nm、532nm、580nm、650nm、660nm和670nm等系列21個規格42個型號固定波長半導體激光驅鳥器和全固態激光驅鳥器，其中14個規格28個型號的激光驅鳥器，具有偏振調制或閃爍調制等功能，屬于國際首創；7個規格14個型號的激光驅鳥器具有國際先進、國內領先水平。圖1是全天候自動運轉的532nm全固態激光驅鳥器產品樣機。 2．已經具有生產適于水產養殖、果園種植、環保和電力等領域的手持式固定波長激光驅鳥器產品的能力。 3．已經具有生產適于機場的手持式固定波長激光驅鳥器產品的能力，21個規格42個型號，激光光斑外徑可達到200mm，激光發散角全部不大于17μrad。 4．已攻克了適于機場的全天候自動運轉固定波長激光驅鳥器產品的關鍵技術，此類產品共21個規格42個型號，激光光斑外徑分別為150mm和200mm，激光發散角17μrad；其中具有偏振調制和閃爍調制系列的產品均屬國際首創。 5．已攻克了全天候自動運轉的波長調諧激光驅鳥器的關鍵技術，此類激光驅鳥器屬于國際首創，能夠驅逐各種鳥類，尤其適應于鳥類種類繁多或鳥類差異大的機場等領域，發明專利：波長調諧激光驅鳥器。

對于特殊工況條件下（如被測對象環境溫度較高，且物料下落時會產生飛濺、出現粉塵等現象）動態物位的檢測問題，已成為企業能否實現生產自動化的關鍵所在。雖然目前市場上出現了各種物位測量儀表，而且新的物位檢測方法也不斷產生，但對于散粒體在動態變化狀態下、且料倉內還有散粒體的飛濺以及熱氣的蒸發等現象的物位測量，已有的物位測量儀表顯得并不適用。 同時，在工礦企業中，當物料達到設定值以后，都是采用人工手動開關閥門去控制料位高度，這不單降低了控制精度，而且提高了工人的勞動強度；對于大型企業來說，一般被控對象是多目標、多參數的，采用這種傳統的方法更顯得無能為力。另外，由于被測對象的工作環境惡劣，系統各種隨機干擾嚴重，加之物料采用風機通過管道輸送，時滯較大，如采用傳統的控制方法，控制效果也不甚理想。 綜上所述，特殊工況條件下動態物位的檢測是當前檢測領域中的一個難題，也是實現企業生產自動化的前提，在此基礎上，采用現代先進的控制方法實現對多目標被控對象的自動控制，降低工人勞動強度、提高企業生產效率和經濟效益是必要而迫切的。基于此，本項目提出的基于激光測量原理的非接觸式料位監測與控制系統是一種新的行之有效的方法，可以實現特殊工況條件下液體和固體的非接觸物位測量。非接觸式料位監測與控制系統，是總結了國內外相關技術經驗，并綜合了智能技術，計算機軟件技術和先進控制理論而開發的高技術產品。與同類技術產品或成果相比，該系統測量精度高，開放靈活，可靠性高，且操作簡單，易于維護。 技術特點：（1）綜合了計算機技術、人工智能技術和先進控制理論；（2）核心算法采用了多層次結構，極大增強了系統的適應性、可靠性和易維護性，保證系統的長期優化運行；（3）非接觸式激光料位監測與控制系統能夠通過定制適應不同應用需求；（4）該系統測量精度高,與被測物不直接接觸,安裝維護方便；（5）非接觸式激光料位監測與控制系統在特殊生產工況下控制精度可達到1mm；（6）可以實現遠距離數據傳輸，具有自動報警功能；（7）全中文系統，具有控制操作、趨勢顯示、數據存儲、報表打印、故障報警等功能；（8）低成本設計是本技術的著眼點之一。    應用范圍： 本項目適用于化工生產和某些橡膠生產過程要求對高粘度介質的物位進行測量與控制；在采礦場、農產品貯倉、水泥庫等地方要求對固體顆粒及粉料面位置的測控，連續鑄鋼錠時結晶器中鋼水液面的測控等方面。有助于提高料位檢測效率和精度，目前國內在特殊工況條件下(如被測對象環境溫度較高，且物料下落時會產生飛濺、出現粉塵等現象)動態物位的檢測研究仍處于起步階段，現有的技術還存在這很大的不足，本項目的成功將有望在全國范圍內推廣，市場前景看好。

首次提出利用高Z涂層的電離效應在激光光壓加速過程中動態補充電子，彌補RT不穩定性帶來的加速等離子體片的電子損失，從而實現動態致穩RPA。這一全新方案非常皮實，三維粒子模擬顯示在目前真實的激光和靶參數條件下，此方案可實現穩定的離子光壓加速，并且可以應用于加速高Z重離子源。