本成果以飞秒激光作为加工光源，研究飞秒激光束流作用下材料表面微结构及彩色视觉效果形成机制，建立飞秒激光彩色微条纹制备理论模型；协同攻克高精度光机电多轴协调控制技术、三维动态扫描振镜及控制技术、激光参量监测及稳定性控制等关键技术，形成超快飞秒激光彩色微条纹制备工艺数据库，集成开发精密制造装备。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 飞秒激光金属表面彩色微条纹全息精密制造装备开发，突破金属表面各类微条纹结构精密加工需求，实现视觉上多层次、多区域幻彩效果显示；相较于传统颜料制备彩色条纹，采用激光制备技术的金属表面彩色视觉效果依赖于表面微纳米结构，不会因金属表面氧化改变显示效果，也不存在掉色等现象，更具有使用价值，非常适用于3C、金属模具加工、纪念币、珠宝制造以及特殊信息存储和防伪等领域。 本成果以飞秒激光作为加工光源，研究飞秒激光束流作用下材料表面微结构及彩色视觉效果形成机制，建立飞秒激光彩色微条纹制备理论模型；协同攻克高精度光机电多轴协调控制技术、三维动态扫描振镜及控制技术、激光参量监测及稳定性控制等关键技术，形成超快飞秒激光彩色微条纹制备工艺数据库，集成开发精密制造装备。技术优势体现在： （1）采用高精密电机控制偏振态镜片旋转扫描装置，同步实现激光加工参数、光束角度线偏振与圆偏振镜片精密偏摆控制，突破光束偏振态多维调控，形成精密激光加工工艺数据库； （2）配套国产飞秒激光器，由激光器性能优化角度改善激光加工效果，于激光器内部实现脉冲调制，减少外部控制环节； （3）基于自主开发的控制系统，实现工艺参数到控制系统集成，简化操作以提高加工效率；满足根据实际应用需求实现特定功能开发。

1 成果简介本项目设计并制备一种用于旋转放疗设备的快速宽野动态多叶光栅，研究并实现其机构、传动和驱动等关键技术。研究内容主要由以下三个方面组成，包括多叶光栅机构设计与分析、快速宽野动态多叶光栅精密传动技术、快速宽野动态多叶光栅驱动技术。 本项目的主要研究内容包括： （ 1） 快速宽野动态多叶光栅机构设计与分析 本项目建议开发的快速宽野动态多叶光栅，可实现放射线束宽野和剂量的实时动态调节，使实施的宽野和剂量分布与计划剂量相适应。多叶光栅叶片尺寸形状以及空间位置排布设计，不仅影响多叶光栅整体机械运动性能和多叶光栅使用寿命，而且直接决定多叶光栅适形度和调强能力，从而影响放疗剂量分布，并最终主导治疗效果。多叶光栅叶片的设计主要是围绕着提高适形度、减少透射半影、降低漏射、三维适形、动态调强等功能展开。多叶光栅叶片设计主要包括叶片对数、叶片高度、聚焦形式、端面设计、横截面设计等。另外，为满足高速高精度运动参数指标要求，叶片轻量化设计意义重大。在叶片的制造方面，如何实现复杂外形钨合金叶片的高精度加工工艺以及异性材料可靠拼接的复合叶片工艺，将是是本项目研究的重点之一。 （ 2） 快速宽野动态多叶光栅精密传动技术 本项目建议开发的快速宽野动态多叶光栅，采用高精度轻量化传动设计，提高叶片运动速度和运动精度，满足复杂肿瘤的治疗需求。该多叶光栅传动包括直驱传动及导轨设计。直驱传动用于驱动叶片直线往复运动，导轨用于精确导向。由于多叶光栅运动往复运动，需要频繁加减速，实现快速切换能力，为了满足叶片高速精密运动，需要高速精密的功能部件、高刚度的结构件和结合部以及轻量化的结构件提供保证。 （ 3） 快速宽野动态多叶光栅驱动技术 现有的开关式多叶光栅采用气压驱动的方式，叶片通过撞击停止，降低了机械零件的使用寿命，并产生很大的噪声，同时气路传输增加整个医疗设备的复杂度。本项目建议开发的快速宽野动态多叶光栅，采用新型高速直线电机驱动单元，可克服气动驱动方式的缺点，并能实现开关状态之外，叶片运动过程中的位置和速度的精确控制。在后续研究开展中，叶片中间位置和速度的精确控制可应用于新型螺旋断层放射治疗算法，提高治疗效率和治疗精度。 本项目的创新点主要包括： （ 1）提出一种新型快速宽野动态多叶光栅 本项目拟开发的快速宽野动态多叶光栅，叶片可快速的实现开关，开或关时间约 30ms，采用直线电机驱动方法以实现每个叶片（共 32 对）的独立运动，同时要精确控制每个叶片的速度和位置，以实现放射线束强度和区域的实时动态调节，以达到理想的照射剂量分布。拟开发的多叶光栅叶片物理厚度不大于 3mm，叶片高度不小于 100mm，叶片漏射率小于 2%。 （ 2）提出一种快速宽野动态多叶光栅机构传动方法 本项目建议开发的快速宽野动态多叶光栅，采用直驱传动技术和高精度轻量化传动设计，优化导轨受力和精度控制，实现叶片机械到位精度 0.1 mm，叶片机械重复定位精度 0.05mm。 （ 3）提出一种快速宽野动态多叶光栅驱动方法 本项目建议开发的快速宽野动态多叶光栅，采用新型高速直线电机驱动单元，叶片不仅可工作于开关状态，同时，也可实现叶片运动过程中的位置和速度的精确控制。叶片最大行程不小于 50 mm，叶片最大运动速度大于 500 mm/s，叶片加速度大于 2 g。在上述高速度高加速叶片驱动技术基础之上，本项目拟开发的多叶光栅可实现工作噪声低于 70 db。2 应用说明现阶段快速宽野动态多叶光栅基本成型，处于产业化前期，本项目提出的快速宽野动态多叶光栅，填补了国内二元多叶光栅的空白，性能指标达到国外同类产品的技术水平，且在射线效率、噪声和寿命等方面更具有优势。形成的知识产权、技术标准的种类和数量很多，获得国内发明专利和软件版权不少于 53 项。目前泰来 1 号产品研发过程中，已经申请的发明专利有 5 项：（ 1）一种多定子多动子阵列式直线电机驱动装置（ CN 102195439 A）；（ 2）用于医疗设备的 X 射线源在线切换系统及方法（ CN 102283666 A）；（ 3）肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法（ CN 102294082 A）；（ 4）用于肿瘤治疗的摆台装置和精确靶向治疗设备（ CN 102188779 A）；（ 5）多驱动单元组成的进给系统（ CN 101618517 B）。已经申请的软件版权有 10 项，医疗设备直线电机设计软件；医用多叶光栅调试软件；医用多叶光栅数控加工自动编程软件；放疗多叶准直器控制软件； TL2012 医用环形加速器出束控制软件；环形医用加速器安全联锁软件；包络断层放疗算法软件；医用加速器环形机架断层运动控制软件；医用加速器调试软件；医用肿瘤 3D 建模与数控加工自动编程软件。3 效益分析多叶光栅技术是放疗设备的关键所在，国外设备由于技术领先占据了国内外的高端市场，但这远不能满足市场的需求。据统计，目前全世界每年对放疗设备的顾客需求量是 300台/年，以多叶光栅每台 30 万美元计算，且仅占据 1/3 市场，则能够产生的效益巨大。4 合作方式技术转让或合作开发，商谈。5 项目所属行业领域医疗健康领域。

上海理工大学庄松林院士和顾敏院士领导下的未来光学国际实验室宣布，首次利用机器学习反求设计（machine-learninginversedesign）实现了三维矢量全息（Three-dimensionalvectorialholography）的新概念。 据介绍，这项发明是光学全息技术领域的一次重大突破，其提供的基于机器学习的反求设计可精准且迅速地产生一个或多个任意三维矢量光场，有望应用在超宽带全息显示、超安全信息加密以及超容量光存储、超精确粒子操控等各个领域。 相关研究成果于4月18日凌晨发表在国际顶级学术刊物《科学进展》上。该杂志为《科学》（Science）刊物旗下子刊，是一个涵盖所有学术领域的开放性、综合性科学刊物。 光是一种电磁波，其在介质中传播的同时伴随着电磁和磁场的振荡，被称为光的矢量特性。基于光波的横波特性，光的振荡通常被限制在与其传播方向垂直的二维平面上。近些年，研究发现光的振荡可打破传统二维平面的束缚，通过干涉产生纵向光振荡，即形成第三维光矢量。 在物理学上，通过求解三维麦克斯韦方程可以正向得到一个三维矢量光场分布，但其不可控。一直以来，精确产生任意三维矢量光场是一个世界性难题，因其需要十分复杂的反求设计，超出了人类知识和经验的边界。 顾敏院士指导的科研人员利用机器学习反求设计率先实现了三维矢量全息，可精确地控制三维全息图像中每个像素点的任意三维矢量状态。 “通过机器学习的人工智能新科技，我们首次实现了三维矢量光的操控，并将机器学习的算法延伸到光学全息中去，”顾敏院士说，“这样的操控是全方位的，包括对每个三维矢量光携带的信息进行编码、传输和解码，因而消除了传统二维偏振光的束缚。” 文章第一作者任浩然博士（目前在德国慕尼黑大学从事洪堡博士后研究）说：“机器学习在光学设计中扮演着越来越重要的作用。我们研究证明训练后的人工神经网络可有效地、快速地产生任意三维矢量光场，达到接近百分之百的准确性，极大地提高了光场调控的效率。” 这项发明还为光学全息开辟了一条新道路，首次在全息中证明光的三维矢量状态可以作为独立的信息载体，实现信息的编码和复用。顾敏院士说：“这项发明作为光学全息技术领域的一项重大突破，不仅为下一代超宽带、超大容量、超快速并行处理的光学全息系统奠定了基础，同时也为加深理解光与物质的相互作用（例如粒子操控）提供了一个崭新的平台。” 该项工作得到了墨尔本皇家理工大学（RMIT）人工智能纳米光子学实验室以及计算机科学系的大力支持。

本发明公开了一种基于光纤光栅的 24 小时眼压监测传感器，包括软性的角膜接触镜、光纤和多个光纤光栅，其中角膜接触镜整体呈球冠状，并用于在佩戴时与患者的眼球形状相匹配地进行贴合；光纤嵌入设置在角膜接触镜的镜片层内部，它的主体被设定为围绕接触镜中心呈阿基米德螺线的形式排列，其尾部一端引出作为交互端口；光纤光栅各自保持间隔地设置在光纤主体上，并且当眼球由于眼压波动发生形变时，光纤光栅承受相应的应力改变，并将以相应的反馈光波信号经由光纤的尾部端口予以输出。通过本发明，能够根据反射波长变化，实现多点位压力的实

系统可通过监测管线表面应力变化对油气管线腐蚀缺陷进行在线监测，保障管线安全运行。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 针对油气管线特殊的应用场合，基于短栅区光纤光栅传感器设计了一种油气管线腐蚀在线监测系统。该系统可通过监测管线表面应力变化对油气管线腐蚀缺陷进行在线监测，保障管线安全运行。结合波分复用、时分复用技术及光纤光栅解调系统开发了基于光纤光栅的管线腐蚀在线监测系统，并将该系统应用于中海油渤南龙口天然气终端处理厂。

本发明公开了一种基于光电子全息成像探测原子结构的方法，通过测量强激光作用于原子电离产生的光电子动量谱，分析其中的干涉结构，可以获取原子散射振幅的相位信息。包括：利用高强度的飞秒激光电离原子，测量电离得到的光电子的动量谱。分析测量到的动量谱，从全息干涉图中提取原子散射振幅的相位信息。由于目前还没有探测原子散射振幅相位信息的有效方法，本发明提出的方法将在全面认识原子结构方面有重要的应用价值。

制备隐藏二维码图像全息防伪标签的方法及其识别装置，属于防伪标签制备及识别领域，解决现有裸露二维码图像防伪力度不高的问题。本发明的方法，依次得到数据符号密文、生成二维码图像、得到傅里叶变换频谱图、绘制信息调制条纹图像、形成方形缩微条纹图像、将多个方形缩微条纹图像排列成组合图案、将组合图案制成浮雕图案母板，最后将浮雕图案母板复制到标签材料上。本发明的识别装置，包括激光光源、全反镜、标签平台、毛玻璃片、图像传感器、信号采集模块、识别模块、显示屏及语音播报器。本发明将隐藏有经信息加密的二维码衍射光栅条纹制作在全息防伪标签上，识别需经特殊处理，同时信息经过加密，将大大提高防伪性能。 

一种基于布拉格光纤光栅传感器的测量局部位移方法，包括弹 性体结构和尺寸选择、FBG 传感器安装固定和计算被测对象的局部位 移步骤。其主要原理是，当被测对象受到压缩时，其变形会引起弹性 体的变形，进而引起光纤光栅的变形，根据本发明中的公式可知，光 栅的变形与被测对象的局部位移有唯一的对应公式，因此可以得到被 测对象的变形，实现被测对象局部位移的精密测量。

将三维数字信息记录在全息底片上的装置及其记录方法,它涉及的是三维图像存储及立体显示的技术领域.它是为了解决现有技术存在制作物理模型时间较长,费用较高,虚拟现实系统价格昂贵的问题.它的数字微反射镜的光轴上依次设置有四分之一波片,偏振分束镜,第一凸透镜,空间滤波器,第二凸透镜,全息底片,激光器输出的激光通过电动快门,分束镜,二分之一波片,第四凸透镜,第三凸透镜入射到偏振分束镜的输入端;另一部分激光透过分束镜后由反射镜反射到全息底片的背面上.它的步骤为:将三维图像转换成不同视角的二维图像系列;在数字微反射镜上显示;在全息底片上成像.本发明能将计算机中数字式三维图像记录到全息底片上,以实现立体显示. 收起