Jiang, Shan;Sun, Dongsong;Han, Yuli;Han, Fei;Zhou, Anran;Zheng, Jun
Current Optics and Photonics
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v.3
no.5
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pp.466-472
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2019
A system for continuous-wave coherent Doppler lidar (CW lidar), made up of all-fiber structures and a coaxial transmission telescope, was set up for wind measurement in Hefei (31.84 N, 117.27 E), Anhui province of China. The lidar uses a fiber laser as a light source at a wavelength of $1.55{\mu}m$, and focuses the laser beam on a location 80 m away from the telescope. Using the CW lidar, radial wind measurement was carried out. Subsequently, the spectra of the atmospheric backscattered signal were analyzed. We tested the noise and obtained the lower limit of wind velocity as 0.721 m/s, through the Rayleigh criterion. According to the number of Doppler peaks in the radial wind spectrum, a classification retrieval algorithm (CRA) combining a Gaussian fitting algorithm and a spectral centroid algorithm is designed to estimate wind velocity. Compared to calibrated pulsed coherent wind lidar, the correlation coefficient for the wind velocity is 0.979, with a standard deviation of 0.103 m/s. The results show that CW lidar offers satisfactory performance and the potential for application in wind measurement.
Kim, Jong-Hyoung;Choi, Si Geun;Segu, Dawit Zenebe;Jung, Yong-Sub;Kim, Seock-Sam
Tribology and Lubricants
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v.30
no.1
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pp.59-63
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2014
Laser Surface Texturing(LST) is a surface engineering process used to improve tribological characteristics of materials by creating patterned microstructures on the mechanical contact surface. In LST technology, a pulsated laser beam is used to create arranged dimples on a surface by a material ablation process, which can improve such as load capacity, wear resistances, lubrication lifetime, and reduce friction coefficients. In the present study, the effect of multi-scale LST on lubricant regime was investigated. A pulsed Nd:YAG laser was applied on the bearing steel(AISI 52100) to create arranged dimples. To optimize the surface texturing effect on friction, multi-scale texture dimples with some specific formula arrays were fabricated by combining circles, ellipses and the laser ablation process. The tribological testing of multi-scale textured surface was performed by a flat-on-flat unidirectional tribometer under lubrication and the results compared with that of the non-textured surface. Through an increase in sliding speed, the beneficial effect of multi-scale LST performance was achieved. The multi-scale textured surface had lower friction coefficient performances than the non-textured surface due to the hydrodynamic lubrication effect.
Polycarbonate (PC) and Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) was welded through a combination of a diode laser and CNC. Laser beam passed the transparent PC and was absorbed in an opaque ABS. Polymers were melted and welded by absorbed and conducted heat. Experiments were carried out by varying working distance from 44mm to 50mm for the focus spot diameter control, laser input power from 10W to 25W, and scanning speed from 100 to 400mm/min. The weld bead size and the specimen cross-section were analyzed, and tensile results were presented through the joint force measurement. With focus distance at 48mm, laser power with 20W, and welding speed at 300mm/min, experimental results showed the best welding quality which bead size was 3.75mm and the shear strength was $22.8N/mm^2$. Considering tensile strength of ABS is $43N/mm^2$, shear strength was sufficient to hold two materials. A single process was possible in CNC machining processes, surface processing, hole machining and welding. As a result, the process cycle time was reduced to 25%. Compared to a typical process, specimens were fabricated in a single process, with high precision. By combining two operations processes developed process gained 50% more efficiency.
Jung, Jin Ho;Cho, Hyunjun;Ha, Byung Hang;Destgeer, Ghulam;Sung, Hyung Jin
Journal of the Korean Society of Visualization
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v.12
no.2
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pp.13-17
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2014
In the present study, the optofluidic droplet manipulation in a microfluidic platform was demonstrated via theoretical and experimental approaches. Optical scattering force and gradient force were used to separate and trap droplets. Two types of droplets were generated by a T-junction method in the microfluidic channel. While they approach a test region where the optical beam illuminates the droplets, they were pushed by the optical scattering beam. The displacement by the laser beam is dependent on the refractive index of the droplets. By using the optical gradient force, the droplets can be trapped and coalesced. In order to bring the droplets in a direct contact, the optical gradient force was used to trap the droplets. A theoretical modeling of the coalescence was derived by combining the optical force and drag force on the droplet.
In this study, we propose a hybrid phase-control algorithm for multi-channel coherent beam combining (CBC) system by combining the covariant matrix adaption evolution strategy (CMA-ES) and stochastic parallel gradient descent (SPGD) algorithms and analyze its operational performance. The proposed hybrid CMA-ES/SPGD algorithm is a sequential process which initially runs the CMA-ES algorithm until the combined final output intensity reaches a preset interim value, and then switches to running the SPGD algorithm to the end of the whole process. For ideal 7-channel and 19-channel all-fiber-based CBC systems, we have found that the mean convergence time can be reduced by about 10% in comparison with the case when the SPGD algorithm is implemented alone. Furthermore, we analyzed a more realistic situation in which some additional phase noise was introduced in the same CBC system. As a result, it is shown that the proposed algorithm reduces the mean convergence time by about 17% for a 7-channel CBC system and 16-27% for a 19-channel system compared to the existing SPGD alone algorithm. We expect that for implementing a CBC system in a real outdoor environment where phase noise cannot be ignored, the hybrid CMA-ES/SPGD algorithm proposed in this study will be exploited very usefully.
Over the past two decades, fiber-based lasers have made remarkable progress, now having reached power levels exceeding kilowatts and drawing a huge amount of attention from academy and industry as a replacement technology for bulk lasers. In this paper we review the significant factors that have led to the progress of fiber lasers, such as gain-fiber regimes based on ytterbium-doped silica, optical pumping schemes through the combination of laser diodes and double-clad fiber geometries, and tandem schemes for minimizing quantum defects. Furthermore, we discuss various power-limitation issues that are expected to incur with respect to the ultimate power scaling of fiber lasers, such as efficiency degradation, thermal hazard, and system-instability growth in fiber lasers, and various relevant methods to alleviate the aforementioned issues. This discussion includes fiber nonlinear effects, fiber damage, and modal-instability issues, which become more significant as the power level is scaled up. In addition, we also review beam-combining techniques, which are currently receiving a lot of attention as an alternative solution to the power-scaling limitation of high-power fiber lasers. In particular, we focus more on the discussion of the schematics of a spectral beam-combining system and their individual requirements. Finally, we discuss prospects for the future development of fiber laser technologies, for them to leap forward from where they are now, and to continue to advance in terms of their power scalability.
Atom Probe Tomography (APT) can provide 3-dimensional information such as position and chemical composition with atomic resolution. Despite the ability of this technique, APT could not be applied for poor conductive materials such as semiconductor. Recently APT has dramatically developed by applying the laser pulsing and combining with Focused Ion Beam (FIB). The invention and combination of these techniques make possible site-specific sample preparation and permit the investigation of various materials including insulators. In this paper, we introduced the recently achieved state of the art applications of APT focusing on Si based FET devices, LED devices, low dimensional materials.
In this study, the feasibility of using the covariance-matrix-adaptation-evolution-strategy (CMA-ES) algorithm in a multichannel coherent-beam-combining (CBC) system was experimentally verified. We constructed a multichannel CBC system utilizing a spatial light modulator (SLM) as a multichannel phase-modulator array, along with a coherent light source at 635 nm, implemented the stochastic-parallel-gradient-descent (SPGD) and CMA-ES algorithms on it, and compared their performances. In particular, we evaluated the characteristics of the CMA-ES and SPGD algorithms in the CBC system in both 16-channel rectangular and 19-channel honeycomb formats. The results of the evaluation showed that the performances of the two algorithms were similar on average, under the given conditions; However, it was verified that under the given conditions the CMA-ES algorithm was able to operate with more stable performance than the SPGD algorithm, as the former had less operational variation with the initial phase setting than the latter. It is emphasized that this study is the first proof-of-principle demonstration of the CMA-ES phase-control algorithm in a multichannel CBC system, to the best of our knowledge, and is expected to be useful for future experimental studies of the effects of additional channel-number increments, or external-phase-noise effects, in multichannel CBC systems based on the CMA-ES phase-control algorithm.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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1999.06a
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pp.227-232
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1999
We have been making researches on 3-D displays using computer-generated holograms(CGHs). Our CGHs are binary Fresnel holograms that reconstruct point light sources and are recorded by using high resolution laser printers (image setters). We use an image setter with a resolution of 5080 dots per inch. It is possible to reconstruct CGHs with light-emitting points. As the resolution of the image setter is not so high, it is better to use a spherical wave as a reference beam. We considered the recordable points objects are restricted by the low resolution, and proposed the multiplex type hologram to reduce the number of point objects recorded in the unit area of the CGH. We proposed a method to make computer-generated color hologram which could reconstruct color point light sources, by combining RGB color filters with the stripe CGHs corresponding to each color. We considered two kinds of gradation method on our binary CGHs. In this paper, we propose a multiple reconstruction method for improving the narrow viewing field.
Multiscattering occurs when a laser transmits into dense atmosphere targets (e.g. fogs, smoke or clouds), which can cause depolarization effects even though the scattering particles are spherical. In addition, multiscattering effects have additional information about microphysical properties of scatterers. Thus, multiscattering can be utilized to study the microphysical properties of the liquid water cloud. In this paper, a Monte Carlo method was used to simulate multi-scattering transmission properties of Lidar signals in the cloud. The results showed the slope of the degree of linear polarization (SLDLP) can be used to invert the extinction coefficient, and then the cloud effective size (CES) and the liquid water content (LWC) may be easily obtained by using the extinction coefficient and saturation of the degree of linear polarization (SADLP). Based on calculation results, a microphysical properties inversion method for a liquid cloud was presented. An innovative multiscattering polarization Lidar (MSPL) system was constructed to measure the LWC and CES of the liquid cloud, and a new method based on the polarization splitting ratio of the Polarization Beam Splitter (PBS) was developed to calibrate the polarization channels of MSPL. By analyzing the typical observation data of MSPL observation in the northern suburbs of Nanjing, China, the LWC and CES of the liquid water cloud were obtained. Comparisons between the results from the MSPL, MODIS and the Microwave radar data showed that, the microphysical properties of liquid cloud could be retrieved by combining our MSPL and the inversion method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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