中科院科技成果——激光监测成像系统

激光成像技术在科学研究中的应用嘿，咱今天来聊聊激光成像技术在科学研究里的那些神奇应用！你知道吗？我有一次参加了一个科学展览，那里面就展示了好多跟激光成像技术相关的厉害玩意儿。

当时我走到一个展位前，看到一个大大的屏幕上显示着一些特别清晰、色彩鲜艳的图像，工作人员告诉我这就是激光成像的成果。

那一瞬间，我就被深深吸引住了，心想这玩意儿可太牛啦！先来说说激光成像技术在医学领域的应用吧。

医生们用它来给我们的身体内部做“拍照”，就好像给身体里面开了个小窗户，能清楚看到哪儿出了问题。

比如说，激光血管造影术能把血管里的情况照得一清二楚。

想象一下，血管就像一条条小小的通道，激光成像技术就像是一个超级厉害的“小侦探”，能够发现通道里有没有堵塞、有没有破损。

以前，医生们要想知道这些可不容易，现在有了激光成像，诊断疾病变得更加准确和迅速啦。

在天文学领域，激光成像技术也是大显身手。

天文学家们用它来观测遥远的星系和恒星。

你想啊，那些星星离我们那么远，普通的成像技术根本看不清楚。

但是激光成像就不一样了，它能捕捉到极其微弱的光信号，把那些遥远天体的细节展现出来。

就好像给天文学家们配了一副超级厉害的望远镜，让他们能更好地探索宇宙的奥秘。

我记得有一次看到一张通过激光成像技术拍摄的星系照片，那里面的星星密密麻麻，还有美丽的星云和漩涡，简直太震撼了！再讲讲它在材料科学中的作用。

科学家们用激光成像来研究材料的微观结构。

比如说，研究金属的晶体结构，看看哪里有缺陷，哪里的原子排列不整齐。

这就像给材料做了一个超级细致的“体检”，帮助科学家们研发出更好、更耐用的材料。

有一次，我在实验室里看到研究人员用激光成像观察一种新型合金，屏幕上显示出的原子结构清晰得让人惊叹，那一刻我深切感受到科技的力量真是无穷的。

还有在环境科学方面，激光成像技术可以监测大气中的污染物分布。

就像有一双“千里眼”，能看到空气中那些微小的污染物颗粒在哪里聚集，从而帮助我们更好地保护环境。

第一章绪论1.1 引言近几年以来，科学技术的发展越发迅速，这些技术的取得主要是由于经济的快速发展，特别是高薪技术产业的进一步发展和推广，更是对很多新兴技术的开发和应用带来了新的契机。

普通的数据获取方式大大的落后于现代产业的发展了。

特别是空间雷达技术，作为其中之一的LiDAR，在这种情况下应运而生。

LIDAR作为在激光、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)这三项技术的融合下发展起来的一门技术，按实际情况来说，LiDAR这门技术是对激光、全球定位系统和惯性导航系统的发展和进一步深化，该项技术为我们提供了高精度、高精确、高灵敏性的三维数字坐标数据。

LiDAR——Light Detection And Ranging，即"光探测和测距"的意思。

该技术在使用中优势非常明显，具有比较高的自动化，不容易受到天气情况的影响，获得数据的时间也比较短等一系列因素。

该系统获得相关数据，属于数字表面形式的分散状态。

所测量的数据信息量很大，不但有三维信息数据，还有激光强度数据。

作为一种可以获取高时空分辨率的全新的技术手段，可以被广泛应用于电力设计、农业、林业资源调查、公路铁路设计、水文信息提取、国土资源调查、数字城市建设、海岸工程灾害预警与监测等诸多领域，如用于精确制导、地形跟随、障碍物回避、车辆的自动导航、三维城市建模、数字地形模型建立、机器人视觉等。

虽然LiDAR技术的发展历史还很短，但是由于其发展潜力巨大，已经引起了各国相关部门、组织和机构的广泛关注和高度重视。

同时LiDAR技术作为一项重点研究技术，其在对于复杂背景下的地物目标自动识别上已经被列为重要手段之一。

1.2 国内外研究背景上世纪60-70年代，西方国家在航海、交通等领域的需求，美国宇航局经过多位科学家的努力，终于成功研发激光雷达技术，并迅速成为军事、航空、探测等领域重要技术，已经成为各国专家研究的重点和热点。

目前，雷达技术的应用非常广泛，主要使用的技术就是机载雷达、地面雷达。

激光成像技术调研报告激光成像技术调研报告一、激光成像技术概述激光成像技术是利用激光束对目标物体进行扫描和成像的一种技术。

它通过激光器发射出的激光束，经过光学系统的聚焦和扫描，将激光束聚焦到待成像的目标物体上，从而获取目标物体的图像信息。

二、激光成像技术的原理激光成像技术的基本原理是利用激光器产生的高能量激光束对目标物体进行扫描和成像。

激光束经过光学系统的聚焦，可以将激光束的能量集中到很小的区域内，从而提高成像的分辨率。

激光束在扫描过程中，通过反射或散射等方式与目标物体发生相互作用，从而产生反射或散射光，并收集这些光信号，通过光电探测系统将其转化为电信号。

最后，通过图像处理算法对电信号进行分析和处理，可以获取目标物体的图像信息。

三、激光成像技术的应用领域激光成像技术在许多领域有着广泛的应用。

在工业领域，激光成像技术可以用于产品质量的检测和缺陷的判别，如焊缝的检测、零件的测量等。

在医疗领域，激光成像技术可以用于手术导航和病灶的诊断等。

在军事领域，激光成像技术可用于目标的侦测和识别等。

同时，激光成像技术在安防监控、生物学研究和文物保护等领域也有着重要的应用。

四、激光成像技术的优势和挑战激光成像技术相比传统的成像技术具有许多优势。

首先，激光成像技术具有很高的分辨率，可以获取相当精细的图像。

其次，激光成像技术具有较长的工作距离，可以实现远距离的成像。

此外，激光成像技术对光照条件的要求较低，可以在较暗和复杂的环境中进行成像。

然而，激光成像技术也面临一些挑战。

首先，激光成像技术的成本较高，限制了其在一些领域的应用。

其次，激光成像技术所用的激光器功率较大，对环境和人体安全具有一定的风险。

此外，激光束的聚焦和扫描过程中，可能会受到大气折射和散射的影响，影响成像的质量。

五、激光成像技术的发展趋势激光成像技术在近几年有着快速的发展。

未来，随着激光器技术和图像处理技术的进步，激光成像技术将会在更多领域得到应用。

例如，激光雷达技术的发展将推动激光成像技术在自动驾驶和无人机等领域的应用。

中科院半导体所科技成果——激光三维成像技术
项目成熟阶段成熟期
项目来源自主研发
成果简介
采用二维光机扫描、精密激光测距技术，实现对目标高分辨率三维成像，复原目标每一点真实三维位置坐标信息，并以3D形式显示出来。

由于可以真实再现目标三维图像信息，分辨率高，图像对比明显，显示效果好，可以用于建筑物、遗迹三维测量、复原，三维街景的扫描测绘，桥梁、大坝测绘，机器人视觉，安装在飞机上可实现对地面测绘、森林资源勘测、电力线巡线、公路铁路勘测、灾害监测支援救护等。

技术特点
扫描速度快，测量精度高，分辨率高，测量距离远。

激光重频可达到20k-100kHz，测量精度cm量级，角度分辨率最高0.1mrad，图像分辨率单幅512×256，拼接可达边长数万像素，成像速度1-5s。

专利情况拥有自主知识产权。

市场分析
激光三维成像技术在工业测量、城市测绘、资源勘测、机器人视觉等方面具有广阔的市场和应用前景，每年可产生数千万的经济效益。

合作方式技术转让、技术入股
产业化所需条件企业需要提供厂房、生产和装配车间、测量和调试设备，生产资金和生产、装配、调试、测试及工艺人员等。

激光技术国家实验室最新成果简介
佚名
【期刊名称】《华中科技大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1989()S1
【摘要】华中理工大学激光技术国家实验室自1989年初到现在的半年多时间内,又取得了一批有较高学术水平和应用价值的新成果.其中固体薄膜成果尤其引人注目.薄膜类成果主要有高功率红外激光ZnSe、GaAs全透窗口、部分反射镜和透镜;镀银后又镀增强介质膜的高反射率(R≥99.5%)全反射铜镜和增强介质膜钼镜,这两种全反射镜部优于目前国内普遍使用的镀金镜;高功率激光圆偏振镜的研制也取得圆满成功.上述光学元件是提高大功率红外激光器的光束质量和提高激光工业加工水平所必需的,这些元件大部分已用于科研生产实际.国家实验室的光学薄膜科研已经进入国际先进行列,其主要标志是采用了计算机自动设计,十分复杂的膜系都能设计并镀制成功.激光诱导沉积超导薄膜也取得了重要成果,主要性能指标已达到国际较好水平.
【总页数】1页(P82-82)
【关键词】激光技术;红外激光器;介质膜;激光诱导;高反射率;光束质量;高温超导薄膜;固体薄膜;成果简介;偏振镜
【正文语种】中文
【中图分类】N55
【相关文献】
1.集智攻关联合创新国家工程实验室取得阶段性成果——“工业控制系统信息安全技术国家工程实验室理事会第二次会议暨联合创新成果展”成功召开 [J], 杨庆广
2.“七五”国家科技攻关计划激光技术成果简介 [J], 郑德基
3.《科学》杂志发表微尺度物质科学国家实验室最新成果 [J], 无
4.工业控制技术国家重点实验室简介——工业控制技术国家重点实验室承担的重大项目 [J],
5.工业控制技术国家重点实验室简介——工业控制技术国家重点实验室近期主要研究方向 [J],
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不容易！激光三维成像雷达的低功耗和小型化研发
 中科院上海光机所陈卫标研究员课题组开展了基于高速伪随机码调制和单光子计数的激光三维成像雷达技术的研究。

这一技术兼顾了低峰值功率和高成像速度两方面，因而可以在不损失成像速度的情况下完成系统的低功耗化和小型化。

 自激光问世以来，激光雷达技术迅速发展，三维成像激光雷达技术更是成为发展的主流。

传统的基于直接探测模式的三维成像雷达主要有两种工作方式：
 一是采用高峰值功率的单脉冲激光进行飞行时间测距，这种方法需要能产生高峰值功率、窄脉宽脉冲激光的激光器，但是激光器研制成本高，难度大，且无法小型化。

 二是采用时间相关单光子计数的方法，这种方法虽然可以在低峰值功率下工作，但需要较长的凝视时间来建立光子随时间的分布函数，因而严重影响成像速度。

 图课题组部分成员合影。

中科院半导体所科技成果——脉冲激光监测成像系统项目成熟阶段生长期项目来源863项目、院科技支撑、创新基金等项目支持成果简介脉冲激光监测成像系统利用脉冲激光器作为照明光源，采用具有高速电子快门的探测器件作为成像器件，通过时间的先后分开不同距离上的散射光和目标反射光，从而实现目标的成像及信息的采集。

该技术可直接对感兴趣区切片成像，同时抑制大气后向散射并过滤背景，有利于获得高质量的图像，尤其是雾雨雪等恶劣天气环境下，仍可有效工作。

切片成像的特点也是的该技术可提供目标的距离信息，基于透视投影理论可进一步获取目标的特征尺寸信息等，从而满足目标空间信息获取的市场需求；该项目成果主要用于夜间以及雾雨雪条件下小、暗目标的探测识别，可以用于反恐维安、草原森林防火、海事救援、动植物统计监测以及其他一些应急平台的紧急救援等。

技术特点1、可实现距离切片成像，可获取目标的距离及特征尺寸等空间信息；2、可抑制大气等的后向散射，具有破雾雨雪的特性，作用距离远，0-5km；3、可在低照度、恶劣天气环境下工作，可选择性过滤环境背景，突显目标；4、直接成像，图像信噪比高，相同的口径下，与中波、长波红外热像仪相比分辨率更高，并可穿透玻璃成像；5、积分时间可达几十纳秒，甚至几纳秒，对安装平台的稳定性要求不高；6、具有一定的穿透能力，可以探测隐藏于植被、伪装网中的目标。

性能指标最大工作距离：5km典型工作距离（m）：100、200、300、500、1000、2000工作模式：全天候，具有破雾雨雪能力测距精度：优于5m，500m测距精度可小于0.5m工作视场：0-300，定焦或变焦可选视频输出：模拟或数字可选专利情况获得授权专利四项，申请专利十几项；主要涉及光源、成像方法、三维信息获取等方面。

市场分析该项目研究成果主要用于公共安全领域：例如核电站、输线管道、军事等重要目标、大型开放场所的远距离监测；用于森林草原防火、海事救援等应急平台监测；用于智能放牧、动植物状况的统计分析等农林领域；可以用于机载、船载、车载进行辅助驾驶。

中科院科技成果——光通讯用半导体激光器与探测器
项目简介
半导体激光器和探测器是光通讯中光信号的发射和接收器件，是光网络端口的核心部件。

然而，由于光通信应用场合多样、技术演化快等特点，光纤入户、三网融合、主干网升级、广电网双向改造等对半导体激光器和探测器的重点指标要求也不同，对“光芯”的设计、工艺和封装的要求很高。

到目前为止我国还没有一家产品的质量能够满足市场的要求，国际上光通信用半导体激光器芯片市场被日本和美国的三家公司瓜分。

长期以来我国的光通信企业主要依靠进口国外高价格半导体激光器和高性能光电探测器芯片。

本项目通过引进消化吸收再创新，成功攻克半导体激光器和高性能光电探测器芯片的设计、工艺和封装等关键技术，使得生产出的产品具有尺寸小、可直接高速调制、大量生产、高集成度等特点，是光通信中的理想和唯一的选择。

目前已成立公司并投入5000万元，试制样品。

中科院上海微系统与信息技术研究所最新科技成果汇编1.项目名称: 12英寸大硅片研制成功1)成果简介：上海微系统所发起设立的上海新昇半导体科技有限公司采用直拉单晶法成功地拉制出第一根大产率的300 mm硅晶棒,并于11月亮相2016上海工博会，表明300毫米硅片研发线（产能1万片/月）贯通。

2)推广转化：对完善上海的硅材料布局、为我国深亚微米极大规模集成电路产业的发展奠定坚实的衬底基础，未来将有效地形成以硅产业投资公司为旗舰，新傲科技SOI晶圆材料、新昇半导体12英寸大硅片、若干海外控股或参股企业为成员的“航母编队”，在上海建设具有全球影响力的集成电路硅材料产业基地。

3)相关技术或产品/样品图片材料2.项目名称: 窄带物联网技术（NB-IoT）在智慧燃气中的应用研究----智能抄表实践与验证1)成果简介：为解决人工抄表入户难、工作效率低、及时性差等难题，研发了基于NB-IoT的智慧燃气终端模块和第三方检测平台，实现对燃气表具的计量数据实时采集，为建设大数据信息化的智慧燃气奠定了基础。

成果包含两个部分：（1）基于窄带物联网（NB-IoT）的智慧燃气终端模块（2）基于窄带物联网NB-IoT的燃气行业第三方检测平台。

与目前传输技术相比，本终端模块利用商用网络，实现低功耗数据上传，使用寿命可达10年以上（目前其他技术只有5~6年），达到国际先进水平。

3、国内首创，建立了燃气行业第三方检测平台，为上海智慧燃气表具的市场规范准入提供有效的、公平的检测手段。

该平台具有完全的自主知识产权，达到国际先进水平。

2)推广转化：从社会效益看，NB-IoT技术有望成为传统燃气行业智能化产业升级的重要抓手。

降低燃气表日常使用中的用电等成本，降低家庭燃气系统故障带来的风险，将会极大的提高人民群众在智能城市生活中所感受到的幸福感和便利性；而对于燃气企业而言，有助于燃气企业从传统公共事业部门转换角色，成为智能城市信息化时代的引领者，是确保燃气企业紧跟甚至引领智慧城市发展的重要一步。