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首次從理論上系統(tǒng)闡明了微通道結(jié)構(gòu)靶中，縱向電場(chǎng)主導(dǎo)了電子的加速過(guò)程，同時(shí)電子的橫向加速可以得到有效的抑制，因此可以獲得高準(zhǔn)直性的電子束，當(dāng)這些電子束在橫向場(chǎng)中的相位發(fā)生反轉(zhuǎn)時(shí)，電子就會(huì)在管道邊界處產(chǎn)生強(qiáng)伽馬輻射。由于電子的發(fā)散角決定了伽馬輻射的發(fā)散角，因此可以獲得準(zhǔn)直性非常好的γ-ray輻射源。數(shù)值模擬中10PW激光所能獲得的發(fā)散角小于3度，亮度比之前研究報(bào)道結(jié)果高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)的伽馬輻射源。圖1. 激光驅(qū)動(dòng)光子對(duì)撞機(jī)產(chǎn)生正負(fù)電子對(duì)的方案設(shè)計(jì)圖2. 本方案可以獲得高出之前2-3量級(jí)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(yīng)用于光子對(duì)撞機(jī)。理論計(jì)算結(jié)果表明，該方案可以獲得超高信噪比（>1000:1）,且每一發(fā)正負(fù)電子對(duì)信號(hào)（>1e8）遠(yuǎn)高于現(xiàn)有測(cè)量技術(shù)的探測(cè)極限。因此，通過(guò)該方案可以在實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證光子互作用過(guò)程中由能量到物質(zhì)的轉(zhuǎn)換過(guò)程，將提供激光驅(qū)動(dòng)光子對(duì)撞機(jī)研究的新途徑，也將極大的促進(jìn)雙光子BW物理的發(fā)展。未來(lái)有望依據(jù)本方案建設(shè)基于重頻拍瓦飛秒激光的高亮度伽馬源及其應(yīng)用裝置。

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途：工廠普及型通用激光非接觸測(cè)徑儀適于在生 產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)量室或車(chē)間檢測(cè)工位使用，本身是獨(dú)立的儀器，適于測(cè)量軸類(lèi)部件、 寬度工件和線纜類(lèi)產(chǎn)品，對(duì)材料不敏感，只要是不透明的工件均可以測(cè)量。具有 集成顯示及鍵盤(pán)控制，測(cè)速超過(guò)每秒 300 次，具有現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定功能，可以設(shè)定被測(cè) 標(biāo)準(zhǔn)值、上下報(bào)警偏差值。具有 RS232/485 接口，可以與上位機(jī)或 SPC 系統(tǒng)通信， 集成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集功能。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介：采用半導(dǎo)體激光器、擴(kuò)速準(zhǔn)直光路、CCD 光電傳 感器和單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合. 特點(diǎn)及性能參數(shù)： 技術(shù)水平及專(zhuān)利與獲獎(jiǎng)情況：處于國(guó)內(nèi)同類(lèi)型先進(jìn)技術(shù)水平，具有巨大的成 本優(yōu)勢(shì)，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。已經(jīng)申請(qǐng)適用新型專(zhuān)利。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)：在機(jī)械加工業(yè)、線纜業(yè)等需對(duì)產(chǎn)品尺寸進(jìn)行可靠、 高效率控制的行業(yè)中廣泛的使用，可以完全替代如卡尺等傳統(tǒng)量具，避免人為誤 差等因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。 目前該技術(shù)的成熟程度達(dá)到可工業(yè)化批量生產(chǎn)，因?yàn)閷儆诠S低價(jià)型激光測(cè) 量設(shè)備，具有巨大的市場(chǎng)需求。如初期月產(chǎn) 20～40 臺(tái)，生產(chǎn)成本 0.8 萬(wàn)/臺(tái)，市 場(chǎng)售價(jià) 1.8 萬(wàn)/臺(tái)，年銷(xiāo)平均 200 臺(tái)，產(chǎn)值 360 萬(wàn)，利潤(rùn)近 200 萬(wàn)。 應(yīng)用領(lǐng)域：可廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)，特別適合機(jī)械加工中的質(zhì)量控制，也 適用于線纜等線材工業(yè)生產(chǎn)中在線測(cè)量和監(jiān)控產(chǎn)品外形尺寸及其變化。 技術(shù)轉(zhuǎn)化條件（包括：原料、設(shè)備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）： 所需原材料： 均為市場(chǎng)上可采購(gòu)原材料，無(wú)特殊要求，例如：電子元器件、光學(xué)部件等； 設(shè)備及環(huán)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(jīng)歷的工人及若干光、機(jī)、電專(zhuān)業(yè)人員； 初期投資規(guī)模：除以上條件外需流動(dòng)資金 50～80 萬(wàn)。 合作方式及條件：技術(shù)轉(zhuǎn)讓?zhuān)D(zhuǎn)讓費(fèi)：人民幣 50～70 萬(wàn)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(dǎo)體激光器，它采用法拉第原子濾光技術(shù)，實(shí)現(xiàn)輸出波長(zhǎng)與原子多普勒譜直接相對(duì)應(yīng)，擺脫外界振動(dòng)、溫度變化和電流波動(dòng)對(duì)輸出激光波長(zhǎng)頻率的干擾，摒棄了復(fù)雜的鎖頻系統(tǒng)。

項(xiàng)目成功開(kāi)發(fā)了級(jí)聯(lián)振蕩Er*:ZBLAN光纖激光器，采用基于多色鏡技術(shù)的F-P腔和全固態(tài)LD反向泵浦技術(shù)獲”了2.8um 和1.6um雙波段激光輸出，由于2.8ym波長(zhǎng)的激光可進(jìn)行精確切割而1.6um波長(zhǎng)的激光可凝結(jié)止血，因此同時(shí)輸出此兩個(gè)波段的激光器可用于開(kāi)發(fā)多用途的激光醫(yī)療系統(tǒng)。同時(shí)這兩個(gè)波段的激光在光電對(duì)抗、激光通信、空間探測(cè)、科研測(cè)量等方面都有良好的應(yīng)用前景。項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中申報(bào)國(guó)家專(zhuān)利5項(xiàng)，已獲發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)3項(xiàng)、實(shí)用新型專(zhuān)利授權(quán)1項(xiàng);發(fā)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(zhuān)利號(hào)：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(duì)光纖光柵、光纖光柵與單模摻稀土光纖構(gòu)成的激光器進(jìn)行泵浦；泵浦源對(duì)摻稀土光纖棒進(jìn)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(nèi)，其中置入槽內(nèi)的光纖光柵、單模摻稀土光纖部分或全部包層去掉，對(duì)槽進(jìn)行封裝，并對(duì)摻稀土光纖棒兩端端面光滑處理，通過(guò)內(nèi)部強(qiáng)耦合，使摻稀土光纖棒諧振在光纖光柵、單模摻稀土光纖構(gòu)成的激光器產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)上，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)鎖相，從而實(shí)現(xiàn)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(zhuān)利號(hào)：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(duì)摻稀土離子光纖棒進(jìn)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(nèi)的孔中，其后對(duì)摻稀土離子光纖棒進(jìn)行熱處理，使孔無(wú)空氣間隙。由于光纖與摻稀土離子光纖棒芯之間的強(qiáng)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(chǎn)生的激光波長(zhǎng)上，從而實(shí)現(xiàn)單模激光超亮度大功率輸出。

北京交通大學(xué)充分發(fā)揮激光技術(shù)優(yōu)勢(shì)，發(fā)現(xiàn)并攻克了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有激光驅(qū)鳥(niǎo)器產(chǎn)品存在的嚴(yán)重技術(shù)問(wèn)題，能夠開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)固定波長(zhǎng)激光驅(qū)鳥(niǎo)器、波長(zhǎng)調(diào)諧激光驅(qū)鳥(niǎo)器和超寬光譜激光驅(qū)鳥(niǎo)器等3大類(lèi)激光驅(qū)鳥(niǎo)器，并且各類(lèi)激光驅(qū)鳥(niǎo)器的激光發(fā)散角不大于17μrad，完全保證人眼和鳥(niǎo)眼安全。 1．已經(jīng)具有生產(chǎn)適于水產(chǎn)養(yǎng)殖和果園種植的全天候自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的固定波長(zhǎng)激光驅(qū)鳥(niǎo)器產(chǎn)品的能力。共有450nm、502nm、532nm、580nm、650nm、660nm和670nm等系列21個(gè)規(guī)格42個(gè)型號(hào)固定波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光驅(qū)鳥(niǎo)器和全固態(tài)激光驅(qū)鳥(niǎo)器，其中14個(gè)規(guī)格28個(gè)型號(hào)的激光驅(qū)鳥(niǎo)器，具有偏振調(diào)制或閃爍調(diào)制等功能，屬于國(guó)際首創(chuàng)；7個(gè)規(guī)格14個(gè)型號(hào)的激光驅(qū)鳥(niǎo)器具有國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。圖1是全天候自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的532nm全固態(tài)激光驅(qū)鳥(niǎo)器產(chǎn)品樣機(jī)。 2．已經(jīng)具有生產(chǎn)適于水產(chǎn)養(yǎng)殖、果園種植、環(huán)保和電力等領(lǐng)域的手持式固定波長(zhǎng)激光驅(qū)鳥(niǎo)器產(chǎn)品的能力。 3．已經(jīng)具有生產(chǎn)適于機(jī)場(chǎng)的手持式固定波長(zhǎng)激光驅(qū)鳥(niǎo)器產(chǎn)品的能力，21個(gè)規(guī)格42個(gè)型號(hào)，激光光斑外徑可達(dá)到200mm，激光發(fā)散角全部不大于17μrad。 4．已攻克了適于機(jī)場(chǎng)的全天候自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)固定波長(zhǎng)激光驅(qū)鳥(niǎo)器產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)，此類(lèi)產(chǎn)品共21個(gè)規(guī)格42個(gè)型號(hào)，激光光斑外徑分別為150mm和200mm，激光發(fā)散角17μrad；其中具有偏振調(diào)制和閃爍調(diào)制系列的產(chǎn)品均屬?lài)?guó)際首創(chuàng)。 5．已攻克了全天候自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的波長(zhǎng)調(diào)諧激光驅(qū)鳥(niǎo)器的關(guān)鍵技術(shù)，此類(lèi)激光驅(qū)鳥(niǎo)器屬于國(guó)際首創(chuàng)，能夠驅(qū)逐各種鳥(niǎo)類(lèi)，尤其適應(yīng)于鳥(niǎo)類(lèi)種類(lèi)繁多或鳥(niǎo)類(lèi)差異大的機(jī)場(chǎng)等領(lǐng)域，發(fā)明專(zhuān)利：波長(zhǎng)調(diào)諧激光驅(qū)鳥(niǎo)器。

對(duì)于特殊工況條件下（如被測(cè)對(duì)象環(huán)境溫度較高，且物料下落時(shí)會(huì)產(chǎn)生飛濺、出現(xiàn)粉塵等現(xiàn)象）動(dòng)態(tài)物位的檢測(cè)問(wèn)題，已成為企業(yè)能否實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的關(guān)鍵所在。雖然目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了各種物位測(cè)量?jī)x表，而且新的物位檢測(cè)方法也不斷產(chǎn)生，但對(duì)于散粒體在動(dòng)態(tài)變化狀態(tài)下、且料倉(cāng)內(nèi)還有散粒體的飛濺以及熱氣的蒸發(fā)等現(xiàn)象的物位測(cè)量，已有的物位測(cè)量?jī)x表顯得并不適用。 同時(shí)，在工礦企業(yè)中，當(dāng)物料達(dá)到設(shè)定值以后，都是采用人工手動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)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(dòng)強(qiáng)度；對(duì)于大型企業(yè)來(lái)說(shuō)，一般被控對(duì)象是多目標(biāo)、多參數(shù)的，采用這種傳統(tǒng)的方法更顯得無(wú)能為力。另外，由于被測(cè)對(duì)象的工作環(huán)境惡劣，系統(tǒng)各種隨機(jī)干擾嚴(yán)重，加之物料采用風(fēng)機(jī)通過(guò)管道輸送，時(shí)滯較大，如采用傳統(tǒng)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(dòng)態(tài)物位的檢測(cè)是當(dāng)前檢測(cè)領(lǐng)域中的一個(gè)難題，也是實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的前提，在此基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代先進(jìn)的控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)多目標(biāo)被控對(duì)象的自動(dòng)控制，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高企業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益是必要而迫切的。基于此，本項(xiàng)目提出的基于激光測(cè)量原理的非接觸式料位監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)是一種新的行之有效的方法，可以實(shí)現(xiàn)特殊工況條件下液體和固體的非接觸物位測(cè)量。非接觸式料位監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，是總結(jié)了國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，并綜合了智能技術(shù)，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和先進(jìn)控制理論而開(kāi)發(fā)的高技術(shù)產(chǎn)品。與同類(lèi)技術(shù)產(chǎn)品或成果相比，該系統(tǒng)測(cè)量精度高，開(kāi)放靈活，可靠性高，且操作簡(jiǎn)單，易于維護(hù)。 技術(shù)特點(diǎn)：（1）綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)和先進(jìn)控制理論；（2）核心算法采用了多層次結(jié)構(gòu)，極大增強(qiáng)了系統(tǒng)的適應(yīng)性、可靠性和易維護(hù)性，保證系統(tǒng)的長(zhǎng)期優(yōu)化運(yùn)行；（3）非接觸式激光料位監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)能夠通過(guò)定制適應(yīng)不同應(yīng)用需求；（4）該系統(tǒng)測(cè)量精度高,與被測(cè)物不直接接觸,安裝維護(hù)方便；（5）非接觸式激光料位監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)在特殊生產(chǎn)工況下控制精度可達(dá)到1mm；（6）可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，具有自動(dòng)報(bào)警功能；（7）全中文系統(tǒng)，具有控制操作、趨勢(shì)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)表打印、故障報(bào)警等功能；（8）低成本設(shè)計(jì)是本技術(shù)的著眼點(diǎn)之一。    應(yīng)用范圍： 本項(xiàng)目適用于化工生產(chǎn)和某些橡膠生產(chǎn)過(guò)程要求對(duì)高粘度介質(zhì)的物位進(jìn)行測(cè)量與控制；在采礦場(chǎng)、農(nóng)產(chǎn)品貯倉(cāng)、水泥庫(kù)等地方要求對(duì)固體顆粒及粉料面位置的測(cè)控，連續(xù)鑄鋼錠時(shí)結(jié)晶器中鋼水液面的測(cè)控等方面。有助于提高料位檢測(cè)效率和精度，目前國(guó)內(nèi)在特殊工況條件下(如被測(cè)對(duì)象環(huán)境溫度較高，且物料下落時(shí)會(huì)產(chǎn)生飛濺、出現(xiàn)粉塵等現(xiàn)象)動(dòng)態(tài)物位的檢測(cè)研究仍處于起步階段，現(xiàn)有的技術(shù)還存在這很大的不足，本項(xiàng)目的成功將有望在全國(guó)范圍內(nèi)推廣，市場(chǎng)前景看好。

首次提出利用高Z涂層的電離效應(yīng)在激光光壓加速過(guò)程中動(dòng)態(tài)補(bǔ)充電子，彌補(bǔ)RT不穩(wěn)定性帶來(lái)的加速等離子體片的電子損失，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)致穩(wěn)RPA。這一全新方案非常皮實(shí)，三維粒子模擬顯示在目前真實(shí)的激光和靶參數(shù)條件下，此方案可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的離子光壓加速，并且可以應(yīng)用于加速高Z重離子源。

1.剛?cè)狁詈线\(yùn)動(dòng)平臺(tái)：將平臺(tái)設(shè)計(jì)成剛性框架和工作平臺(tái)兩部分，兩者之間由柔性鉸鏈連接，巧妙地結(jié)合了機(jī)械導(dǎo)軌直驅(qū)平臺(tái)的大行程、高速度和柔性鉸鏈無(wú)摩擦的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)低成本，更高速，高精度的運(yùn)動(dòng)。 2.自抗擾控制算法：目前，大部分工業(yè)產(chǎn)品依舊使用傳統(tǒng)的PID控制，由于剛?cè)狁詈掀脚_(tái)引入了柔性鉸鏈，降低了系統(tǒng)的固有頻率，這就限制了PID的控制帶寬。因此，采用