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文献检索:
  • 光子晶体光纤飞秒激光技术研究进展
  • 光子晶体光纤自诞生至今的十几年来得到了快速发展,不同结构和各具特色的光子晶体光纤层出不穷。以应用于飞秒激光技术的各种光子晶体光纤为主线,介绍了目前基于光子晶体光纤飞秒激光技术的实验研究进展,尤其是高功率、高能量飞秒激光系统的研究现状和发展方向。
  • 基于液体填充微结构光纤的新型光子功能器件
  • 基于液体材料填充的微结构光纤光子器件有效地将功能材料在不同外界物理场作用下的物理效应同光纤自身的微纳结构结合起来,具有可调谐、设计灵活、全光纤结构和易于集成等优点,是未来光纤光子器件发展的重要方向。掌握不同填充材料、填充方法及所制作器件的不同特性、功能和应用对这一领域的研究具有重要的指导意义。综合阐述了近年来基于液体材料填充的微结构光纤光子器件的研究进展,分析和归纳了各种液态功能材料的种类、物理特性及填充方法,系统阐述了基于该种方法实现的光开关及衰减器、滤波器、调制器、色散补偿器等可调谐光纤光子器件及光纤传感器件,最后对该领域未来的发展方向和前景进行了展望,为未来新型光纤光子器件的研制提供必要的依据和参考。
  • 高功率窄线宽全光纤结构掺铥连续光纤激光器
  • 报道了高功率、窄线宽、全光纤结构的2μm波段掺铥连续光纤激光器。该掺铥连续光纤激光器采用了主振荡功率放大(MOPA)结构设计,通过采用790nm的多模半导体激光器抽运双包层单模掺铥光纤,获得了稳定的中心波长为1963nm的窄线宽、连续激光输出,最大输出功率为20mW。利用该低功率连续激光作为种子源经过两级掺铥光纤放大器后,平均输出功率达到了22W,相应的斜率效率为44%,激光中心波长为1963nm,3dB光谱线宽仅为0.24nm。
  • 全反射棱镜式环形激光器合光输出及陀螺精度特性分析
  • 在全反射棱镜式激光陀螺中,环形激光器的合光输出特性直接影响激光陀螺的工作精度。利用激光器的模式理论,研究了在不同转速下,合光棱镜处的顺、逆时针光束干涉光场分布,分析了因光阑和合光棱镜加工、装配不当等因素造成的y方向合光角过大,高阶横模引起的干涉条纹歧化,以及多纵模对干涉光场分布的影响。实验研究了合光棱镜特性对激光陀螺测角精度的影响。
  • 基于阴影法的脉冲CO2激光Sn等离子体羽辉膨胀特性研究
  • 基于阴影法测量了脉冲CO2激光Sn等离子体羽辉在缓冲气体中的膨胀特性,得到了羽辉边界位置及其等离子体碎屑动能随延时的变化规律,并利用修正的阻力扩散模型拟合了实验数据。研究表明,在入射激光脉冲能量为400mJ,脉冲半峰全宽为75ns,缓冲空气气压为1000Pa时,初期(延时小于100ns)Sn等离子体羽辉边界的膨胀速度可以达到3cm/μs,随着延时的增加,由于背景气体分子的热碰撞阻力作用,羽辉粒子的速度急剧下降,后期(延时大于800ns)羽辉碎屑离子膨胀速度降到了0.3cm/μs。修正的阻力扩散模型拟合的结果表明等离子体羽辉膨胀的极限尺寸xst=15.2mm,实验测试结果表明,羽辉碎屑粒子运动的极限距离约为16mm,理论模型与实验结果吻合较好。
  • 非傍轴衍射光束的传输特性
  • 基于小衍射源和衍射远场的特点,简化了瑞利-索末菲标量衍射积分公式,并应用于分析非傍轴衍射光束的衍射远场总功率和光束传输因子特性。由于物理概念上的空间频谱的定义域局限在一定范围,基于此计算的非傍轴衍射光束的衍射远场总功率不满足能量守恒定律,基于此计算的非傍轴衍射光束的光束传输因子也与常识不符。当采用数学概念上的空间频谱分析上述特性时,两个符合常识的规律被重提,并以非傍轴基模高斯光束衍射远场总功率和光束传输因子的相对计算误差说明上述结论。
  • 激光阵列光源角度多样性抑制散斑方法
  • 搭建测试系统,对宽面源单管半导体激光器(LD)和其组成的二维阵列光源的远场散斑特性进行了测量。使用方形光阑对激光二极管发出的照明光斑进行选择,测试不同位置的光斑的散斑对比度,实验结果表明随着光阑的移动,不同位置处光斑的散斑对比度没有明显的变化趋势,光斑的散斑对比度与光斑的选择区域无关。实验中使用4颗LD组成二维阵列光源引入非相干光源和角度多样性,调节LD与屏幕之间的距离改变相邻LD入射至屏幕的光的夹角,固定CCD物镜相对屏幕的张角,实验结果表明只有当入射光夹角大于物镜相对屏幕张角时,测试的散斑对比度会降低一个1/√M)因子。
  • Yb∶YAG陶瓷强化Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器性能研究
  • 报道了通过键合Yb∶YAG激光陶瓷来强化Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器激光性能的研究结果。实现了Yb∶YAG/Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器的激光输出。当吸收抽运功率为7.1W时获得了0.53W的自调Q激光输出,对应的光-光转换效率为7.5%。在实验中获得了脉冲能量大于25μJ、脉冲宽度小于3ns、峰值功率高达9kW的自调Q激光脉冲输出。同时研究了输出耦合镜透射率对Yb∶YAG/Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器激光性能的影响。
  • LD端面抽运1.5μm Er^3+,Yb^3+∶YAl3(BO3)4激光器
  • 报道了一种基于Er^3+,Yb3+∶YAl3(BO3)4晶体的1.5μm固体激光器。为了解决由晶体严重的热效应所导致的激光器转化效率较低以及无法连续运转的问题,对控温炉设计以及抽运光源参数,如调制频率、占空比和腰斑尺寸等,进行了实验优化,从而减小了晶体的热负载,提高了准连续激光器的输出性能。在抽运源调制频率为40Hz,占空比为10%,抽运光腰斑半径为80μm,注入功率为17.6W时,获得了2.6W的准连续1.5μm激光输出,斜率效率为18.1%;同时在抽运功率为5W时,实现了290mW的连续单横模1.5μm激光输出,斜率效率为8.5%。
  • 基于电光开关的高功率准分子激光MOPA系统ASE抑制
  • 高功率准分子激光系统中的放大自发辐射(ASE)会引起主脉冲信号对比度下降,从而导致放大过程中激光脉冲信号对比度下降以及波形展宽和畸变,影响精密物理实验的开展。基于电光开关产生短脉冲的原理,对紫外波段电光开关进行了研究,建立了一种抑制准分子激光放大链ASE的方法。在对主振荡功率放大(MOPA)系统第一级预放大器的削波实验中,单电光开关和双电光开关消光比分别达到了10^3和10^4量级,削波后的激光脉冲信号对比度由原来的几十倍分别提高到10^5和10^6量级。在单路MOPA系统放大实验中,采用级联双电光开关进行了系统的ASE控制,并最终在靶面获得了良好的窄脉宽放大激光脉冲,为高功率准分子激光系统中波形放大问题提供了一个有效的解决方案。
  • 半导体抽运铷蒸气输出2.8W线偏振铷激光
  • 半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)是一种具有广阔应用前景的激光器,近年来发展迅速。使用碱金属铷所需要的中心波长为780nm的半导体激光器线阵作抽运源,采用平面衍射光栅搭建Littrow外腔将线宽压窄至0.13nm,并使用斩波器将半导体激光变为脉冲输出形式。采用透镜组合对窄线宽半导体激光进行光束扭转整形,整形后光斑近似为方形。半导体激光经线宽压窄和光束整形后,被聚焦进铷蒸气泡,泡内充入79kPa甲烷作为缓冲气体。控制铷蒸气泡温度为145℃,注入谐振腔的抽运光峰值功率为最高13W时,获得了峰值功率2.8W的线偏振铷激光输出,光-光转换效率达21%。
  • 超声辅助钛合金激光沉积成形试验研究
  • 借鉴超声振动在铸造、焊接、熔覆等领域中的作用,将超声振动引入钛合金激光沉积成形系统中,利用超声作用细化晶粒,均匀组织成分,减小试件的残余应力,从而解决成形件变形开裂的难题。针对成形系统的结构特点,搭建了超声振动系统,进行了超声振动辅助钛合金沉积成形试验。通过观察沉积试件的微观组织和对试件残余应力的测试,发现超声振动使试件熔覆层中的晶粒得到细化,使功能梯度材料试件中的TiC硬质相弥散均匀;并且能够减小试件的残余应力。测试结果表明超声空化或机械效应可以打碎由初生枝晶交错连接形成的固态结晶网,从而细化了晶粒,同时使继续结晶时熔体得到补充,减小了枝晶间产生的拉应力;另外超声波在熔池中的搅拌声流将使硬质相运动到熔池各处,使之分布更为均匀,在一定程度上减少了相与相之间凝固收缩应力的不同而产生的凝固应力。
  • Nb4Si含量对激光熔覆Ti-Fe合金涂层组织和性能的影响
  • 采用激光熔覆技术,在TA15钛合金表面制备了具有不同Nb4Si添加量的Ti-Fe合金涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机,系统研究了Nb4Si含量对合金涂层组织和性能的影响规律。研究结果表明,不同Nb4Si含量的Ti-Fe合金涂层皆主要是由β-TiNb树枝初晶和β-TiNb+TiFe共晶组织所构成。但有所不同的是,随着Nb4Si添加量的增加,涂层中共晶组织的数量呈现出先增后减的变化趋势,即在Nb4Si添加量为2.0%(粒子数分数,下同)时,共晶组织的数量为最多,且在Nb4Si的添加量超过0.5%时,涂层中开始有少量的β-(TiNb)5Si3相形成。由于受共晶组织增强作用的影响,在Nb4Si添加量为2.0%时,合金涂层的硬度、减磨性和耐磨性能为最高,而弹性模量为最低。
  • 飞秒与纳秒激光刻蚀单晶硅对比研究
  • 采用输出功率8W的355nm Nd∶YVO4纳秒激光器和3W的1030nm飞秒激光器对0.4mm的单晶硅的刻蚀进行了对比研究,研究了激光的单脉冲能量密度,脉冲宽度,脉冲耦合率等参数对加工质量和精度的影响。实验结果表明,飞秒激光加工的热效应要小于紫外纳秒激光,同时飞秒脉冲产生了纳米条纹,但随着加工次数的增加,纳米条纹也直接导致了不规则裂纹的产生。这说明飞秒激光的加工优越性也是有条件的,当需要对材料进行大量去除之类的加工时,成本相对较低的紫外纳秒激光可能更为适合。
  • 激光冲击处理304不锈钢表面的形貌特征及其机理分析
  • 为了研究激光冲击强化(LSP)过程中冲击波柔性加载条件下靶材的表面形貌与变形机理的联系,采用短脉冲强激光对304奥氏体不锈钢表面进行LSP处理,在没有对材料表面进行腐蚀的条件下,利用光学显微镜直接观察了LSP处理后材料的表面,并分析了其表面形貌特征与形成机理。研究发现,表面形貌呈现了多晶面心立方(FCC)金属的塑性变形特征,所浮现的形变组织能够直接反映材料在冲击波加载下的变形机制。实验结果表明,激光冲击后材料的表面形貌与塑性变形机制具有对应关系,这为LSP处理的变形机理的研究提供了一种新的实验方法。
  • 提高三维激光切割平顺性的切割头空间位姿优化方法
  • 三维激光切割头空间位姿变化的平顺性直接影响机床切割效率、安全和稳定性。建立了三维激光切割机五轴联动运动学模型,分析切割轨迹刀位点几何信息转换为机床五个运动轴空间坐标的可选值。结合B和C旋转轴运动部件间的摩擦力、质量和转动惯量,建立相邻刀位点间的旋转轴旋转运动耗能模型。将完整切割环上旋转轴运动最低总耗能作为优化目标,通过Dijkstra最小路径优化算法,获得完整切割环上的最佳切割方式。通过实例分析,该方法可避免B和C轴瞬间摆动过大情况,提高了切割头运动的平顺性。
  • 激光透射焊接聚甲基丙烯酸甲酯试验研究
  • 采用YAG激光透射焊接聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板材,对其工艺、焊接区形貌和拉伸性能进行了研究。结果表明:在未添加吸光剂条件下,激光功率高于200W时,透明和黑色PMMA板激光透射焊接性能良好,上层透明PMMA材料的激光入射面无烧蚀损伤,拉伸试验中透明PMMA板断开,焊接区无开裂,最大载荷为2110N。激光功率低于200W时,单道焊接条件下焊接区被拉开,最大载荷1170N。透明PMMA板和其他颜色PMMA板在焊接时,需要添加吸光剂。采用黑色热塑性丙烯酸树脂为吸光剂的条件下,焊接效果较好。
  • 旋转磁场辅助激光熔覆Fe60复合涂层的显微组织与性能
  • 为细化涂层晶粒组织,提高熔覆涂层质量,采用旋转磁场辅助激光熔覆技术在Q235钢表面制备了Fe60复合涂层。借助扫面电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)等表征手段对涂层进行了组织结构和物相分析,利用维氏硬度计测试了激光熔覆复合涂层截面显微硬度分布,通过摩擦磨损实验研究了涂层的磨损性能。结果表明,熔覆涂层主要由γ-(Ni,Fe)固溶体、Fe23(C,B)6和Cr5Si组成,Cr5Si3晶粒细化且分布均匀致密。旋转磁场辅助下,涂层平均显微硬度为685HV0.5,约为无磁场涂层的1.1倍;磨损失重仅为无磁场涂层的0.66倍,耐磨性能得到明显改善。
  • 基于时间相关单光子计数的离线式g-STED超分辨显微术
  • 提出了一种离线式基于时间门的荧光受激发射损耗(g-STED)显微方法。基于在强光照条件下荧光寿命缩短的理论模型,在常规STED架构基础上,使用时间相关单光子记数(TCSPC)算法获取图像的荧光寿命信息,离线设置合理的时间门阈值,丢弃短寿命信号数据,对荧光信号有效点扩展函数(PSF)进行压缩,达到超分辨显微的目的。与传统STED显微术相比,此方法所需光功率大幅度降低,减少了荧光漂白及光毒性;离线式处理则同时增加了时间门设置的灵活性。在实验中,使用45mW的连续STED光,最终获取了约80nm的图像空间分辨率。进一步对时间门的设置对获取图像信号的分辨率和信噪比的影响进行了讨论。
  • 新型全光纤交叉偏振光学相干层析成像系统
  • 交叉偏振图像不但可以反映样品的偏振敏感结构信息,而且可以更好地反映出样品浅表层的微结构。因此利用光学相干层析成像技术(OCT)获取样品的交叉偏振图像越来越受到人们的关注。在前人的基础上,实现了一种基于单模光纤的新型全光纤交叉偏振光学相干层析成像系统(CP-OCT),该系统具有同时获得样品的交叉偏振信号和同向偏振信号的功能。详细介绍了CP-OCT系统信号的形成原理,并使用琼斯矩阵理论推导出交叉偏振信号和同向偏振信号的表达式。使用CP-OCT系统分别对玻璃片、中心波长为1310nm的λ/4波片及在体皮肤进行成像,从实验上验证了全光纤CP-OCT系统具有同时获取样品偏振敏感结构与偏振不敏感结构信息的能力。
  • 靶向量子点的合成及其在活体成像研究中的应用
  • 利用水相法制备CdTe量子点,在不同细胞培养基及不同pH值环境中对其进行了稳定性表征,研究了量子点对HeLa细胞增殖抑制率的影响,而后利用耦联转铁蛋白的量子点对HeLa细胞进行了靶向性标记,最后将量子点与葡聚糖耦联,通过透明背脊皮翼视窗观察其在血管内的动态过程。结果表明:合成的量子点发射谱峰值为660nm,在DMEM和M1640细胞培养基中具有良好稳定性,当缓冲液pH值由5升高到13时,量子点荧光强度先升高后下降;量子点浓度为13μg/mL时,HeLa细胞存活率高于80%;耦联转铁蛋白的量子点对HeLa细胞靶向作用明显;可观察到耦联葡聚糖的量子点在小鼠血管中的动态运动。该研究表明合成的量子点可成功用于活体成像。
  • 单模光纤中高相干光源的瑞利散射光的统计特性
  • 基于光纤中高相干光源(相干长度大于100km)的瑞利散射光的统计特性,采用随机相向量模型,推导了光纤中瑞利散射光的功率分布和相位分布,指出瑞利散射光功率的概率密度函数(PDF)符合修正的莱斯分布,而瑞利散射光的相位分布近似为高斯分布。采用高灵敏度的光电探测器对不同长度的光纤的瑞利散射光功率进行了测试,实验结果与理论吻合,同时发现不同长度光纤的瑞利散射光功率的最大值随平均值线性增加。
  • 强色散管理抑制160Gb/s光时分复用传输系统中的带内四波混频效应
  • 在160Gb/s光时分复用(OTDM)系统中,带内四波混频(IFWM)效应是影响系统性能的因素之一。分析了IFWM效应对160Gb/s光时分复用传输系统性能的影响,对采用强色散管理的方法抑制IFWM效应进行了理论分析和实验验证。传输链路采用大色散斜率的标准单模光纤(SSMF)和色散、色散斜率补偿光纤混合的色散管理方式,能够很好地抑制"1"比特处的脉冲幅度变化和"0"比特处产生的寄生脉冲,提升系统的整体性能。在不需要前向纠错和功率代价小于3.6dB的条件下,实现了较长时间(时间大于2h)的无误码(误码率小于10-12)传输。
  • 基于单通带微波光子滤波的多倍频微波信号产生
  • 理论分析和实验验证了一种多倍频微波信号的光学产生方法。基于大信号相位调制和单模光纤的色散效应产生多个多倍频谐波,通过引入一个中心频率连续可调的单通带微波光子滤波器,实现了对单个倍频微波信号的提取。调节宽带光源的谱分割间隔可实现倍频微波信号调谐输出。在理论分析的基础上搭建了实验系统,利用5GHz低频驱动信号得到了10GHz和15GHz的微波信号,其10dB线宽为几十赫兹,功率波动为1dB~2dB。
  • 新型聚合物传像光纤制作方法探索
  • 探索了新型聚合物传像光纤的制备方法。阐述了传像光纤中的光线传输理论及光纤设计理论,为传像光纤的研制提供理论指导。借助聚合物微结构光纤制作技术,在正六边形聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微结构光纤预制棒的孔洞内填充高折射率的聚苯乙烯(PS)纤维,形成一次预制棒,热拉伸后熔并再拉伸,研制出直径为0.22mm,单丝直径为3μm的超高分辨率传像光纤。经过测试,该传像光纤可以分辨10μm的微刻度。探索用直径为0.25mm的特制PMMA芯/氟塑料包层光纤经过一步排列堆积制作传像光纤预制棒,拉伸制成直径为2mm,7200pixel,单丝直径为20μm的传像光纤。实验发现,吸附于光纤表面的灰尘对传像光纤的结构和图像质量有严重影响。
  • 预辅Al及AlN缓冲层厚度对GaN/Si(111)材料特性的影响
  • 主要研究了采用高温AlN缓冲层外延生长GaN/Si(111)材料的工艺技术。利用高分辨X射线双晶衍射(HRXRD)分析研究了GaN/Si(111)样品外延层的应变状态和晶体质量,通过原子力显微镜(AFM)分析研究了不同厚度的高温AlN缓冲层对GaN外延层的表面形貌的影响。实验结果表明,AlN缓冲层生长前预通三甲基铝(TMAl)的时间、AlN缓冲层的厚度对GaN外延层的应变状态、外延层的晶体质量以及表面形貌都有显著影响。得到最优的预辅Al时间为10s,AlN缓冲层的厚度为40nm。在此条件下外延生长的GaN样品(厚度约为1μm)表面形貌较好,X射线衍射(XRD)双晶摇摆曲线半峰全宽(FWHM)(0002)面和(10-12)面分别为452″和722″。
  • 调整圆弓形散射元参数实现低群速和低色散的慢光效应
  • 圆弓形散射元具有各向异性和多个可控自由度的特点。采用平面波展开方法,通过长轴微调、短轴变化和散射元转动几个方面,优化了光子晶体线性缺陷波导结构,实现了高群折射率和低色散的慢光效应并进行了模拟。结果表明,通过调整长轴和短轴变化,可以获得带宽在10.1~1.1nm,折射率为36.5~287.5的低色散慢光;通过散射元转动,可以获得带宽在11.4~0.8nm、折射率为45.5~293.7的低色散慢光。上述方法还可以获得超低色散和接近零色散效果的慢光。由此表明,选择合适的散射元和调整散射元参数,可以有效地实现高群折射率和低色散的慢光效应。
  • 2.79μm窄脉冲、高峰值功率电光调Q Cr,Er∶YSGG激光器
  • 2.79μm激光在医疗、军事等领域有着重要的应用。窄脉冲高峰值功率且易被组织强吸收的铒激光,为病变组织相互作用机理的研究提供了一种理想的光源,可利用其对眼角膜、牙齿和骨骼等组织进行精准的切削或消融,皮肤皱纹祛除、色素爆破等动力学过程进行研究,其能有效减小对周围组织的热损伤。此外,该波长的激光在科研领域中也有着重要的应用,它是光学参量振荡器的理想抽运源,
  • 利用X射线衍射研究Mg掺杂的InN的快速退火特性
  • 研究了不同的快速退火(RTA)温度对Mg掺杂的InN材料的影响。根据马赛克微晶模型,利用X射线衍射(XRD)技术,对样品的对称面和非对称面做ω扫描,并且通过倒异空间图(RSM)扫描,拟合得到了刃位错与螺位错密度,并且根据在不同快速退火温度条件下位错密度的比较,同时结合迁移率的测量结果,发现快速退火温度采用400℃能有效地提高晶体的质量。原因在于快速退火能有效地激活Mg原子活性,降低材料中的载流子浓度,同时快速退火采用的氮气气氛能补偿部分起施主作用的氮空位,降低材料中载流子浓度的同时也降低了缺陷。同时,(002)面的摇摆曲线半峰全宽(FWHM)也很好地验证了所得结果。
  • 可见与红外制导系统高通滤光片的研制
  • 可见与红外的制导系统作为一种制导手段,在军事领域得到了越来越广泛的重视。为了满足红外光学仪器的使用要求,根据薄膜光学理论对可见-红外3个波段进行了膜系设计;对几种常用的可见与红外材料进行对比,分别用硫化锌和氟化镱作为镀膜材料。通过电子束加热蒸发的方式,配合离子辅助淀积技术,在锗基底上制备了多层介质膜,在450~950nm波段平均反射率约为91%,3.7~4.8μm和7.5~9.0μm红外波段平均透射率约86%。该薄膜将多个波段的要求集为一体,可使光学仪器的结构得到简化。测试结果表明,此薄膜各项指标满足使用要求。
  • 基于表面等离子体共振和双频激光干涉相位测量的空气折射率测量
  • 设计了一种基于表面等离子体共振和相位检测的空气折射率实时测量系统,该系统采用双频激光外差干涉光路和具有角漂移自适应结构的表面等离子体共振传感器。理论分析表明测量光信号的p、s分量的相位差相对于参考光信号的变化与空气折射率近似呈线性关系,并由此得到测量公式,传感器的自适应结构将角漂移引起的误差降低了一个数量级并大幅提高了测量灵敏度。与Edlen公式的测量比对实验结果表明,在44.0°入射角(共振角附近)和0.1°的相位测量精度下,空气折射率的测量精度优于5×10^-6。该测量系统还可为更高精度的空气折射率测量仪提供足够精确的初值。
  • 光刻对准中掩模光栅标记成像标定方法
  • 双光栅叠栅条纹对准方法具有精度高、可靠性强等特点,适用于接近接触式光刻。为了实现高精度测量,实际应用中要求掩模光栅标记与硅片光栅标记高度平行。掩模光栅标记在CCD中成像通常存在一定的倾斜角。由此,在已提出的相位斜率倾斜条纹标定方法上,提出了一种改进方法。该方法充分利用掩模光栅45°和135°两个方向的相位信息标定CCD的成像位置,以实现掩模光栅条纹的标定。对比两种方法分析表明,改进后的方法具有倾角测量范围大、抗噪性强、精度高等优点,理论极限精度优于0.001°量级。
  • 皮秒拍瓦激光的参数测量系统可靠性分析
  • 皮秒参数测量系统用于提供皮秒拍瓦激光系统的各项状态参数,协助激光系统达到预期的技术指标。针对皮秒拍瓦激光系统的技术指标,皮秒参数测量系统将提供压缩脉冲的能量、脉宽、远场、信噪比等参数。为了判断参数测量系统的工作性能,采用均方根(RMS)误差来描述测量系统的可靠性。经过实验测试,能量测量单元的测量范围为10~1000J,标定实验数据的RMS误差为2.2%。脉宽测量单元的时间测量范围为0.5~18.0ps,时间分辨率为0.07ps,测试数据的RMS误差为3%。远场测量单元的空间测量范围为150倍衍射极限(DL),空间分辨率为0.3倍DL,测试数据的RMS误差为0.15%。信噪比测量单元的时间测量范围为30ps,时间分辨率为0.3ps,动态范围为106。基于拍瓦实验提供的测试数据表明,皮秒参数测量系统能够稳定可靠地提供以上参数的实时测试数据,实现拍瓦装置的运行状态诊断功能。
  • 7kW级光纤耦合输出全固态激光器
  • 全固态激光器具有效率高、寿命长、光束质量好、体积适中、可柔性传输等优点,是目前较成熟的激光技术之一。近年来,随着激光加工技术迅速发展,数控技术日趋完善,激光加工装备已广泛应用于先进制造业,但所使用的核心部件高功率全固态激光器几乎全部依赖于进口,这在一定程度上制约了大功率激光加工装备的普及,阻碍了我国制造业的发展。
  • 1m太阳望远镜光轴变化检测与改正
  • 针对1m太阳望远镜主光学系统光轴与其光电导行系统光轴在望远镜跟踪过程中的相对变化对光电导行跟踪精度的影响,从望远镜的光机电系统结构出发,分析了光电导行闭环跟踪时光轴变化引入的跟踪误差变化规律,提出了光轴变化的检测方法。经过实测表明,光轴的最大相对变化是46″,且变化只与望远镜指向的高度角有关,与望远镜指向的方位角无关,结构重力变形是引起光轴变化的主要因素。在光电导行系统中引入光轴变化的软件修正模型来改善光轴变化引起的光电导行闭环长期跟踪误差。
  • 激光雷达探测反演PM2.5浓度的精度研究
  • 给出了355nm激光雷达与布设在中国科学院大气物理研究所325m铁塔上的BAM-1020颗粒物监测仪对比观测实验的结果,通过2011年9月21日至10月21日一个月的对比实验发现,激光雷达探测的气溶胶消光系数与实测的PM2.5浓度之间存在较好的相关性。利用线性回归模型建立消光系数与颗粒物浓度之间的关系式,并通过铁塔实测的PM2.5浓度对该关系式在垂直高度上的反演精度进行研究。结果显示,在63,80,120,160m高度处雷达反演的PM2.5与实测值之间的相关系数分别为0.9447,0.9331,0.9284,0.9308,说明激光雷达能有效探测颗粒物的垂直分布状况。激光雷达探测将有利于研究污染物的空间分布状况和污染物跨界输送问题,并为区域大气联防联控制定政策和措施提供数据支持。
  • 光纤光栅传感器监测混凝土简支梁裂缝的实验研究
  • 以结构健康监测系统为研究背景,研究了光纤布拉格光栅(FBG)传感器。对FBG的研究起步并成熟于通信领域,而对其在土木工程领域的研究尚处于发展阶段。为了进一步促进FBG传感器的发展,推广其在工程中的应用,通过在混凝土简支梁的底部布置经纤维增强复合塑料(FRP)封装的准分布式FBG传感器和未经封装的准分布式FBG传感器,研究了准分布式FBG传感器对钢筋混凝土构件裂缝出现时的有效感知及定位问题。实验结果表明可实现裂缝的大致定位,经FRP封装的FBG传感器相对于裸光纤光栅,其应变灵敏度有所下降。
  • 一种直接应用灰度叠加提高面阵激光雷达测距精度的方法
  • 相比传统的点扫描激光雷达,基于距离选通和增益调制测距原理的面阵成像激光雷达,具有测距速度快的优点,但同时会引起单帧图像信噪比降低。根据成像激光雷达的原理,建立了其在散粒噪声影响下的测距精度模型,基于该精度模型和机载面阵激光雷达成像的特点,提出了一种应用灰度图像配准叠加提高测距精度的方法。对飞机姿态、光源均匀性、叠加帧数等因素在采用该方法时是否对测距精度有影响进行了分析。分析结果表明,图像完全匹配后,飞机姿态对测距精度没有影响,光源均匀性优于40%时对测距精度影响可以忽略,一定叠加帧数内时灰度叠加不会影响目标之间的相对距离。进行了地面动态实验和机载航拍实验,并将此方法应用于图像的校正,实验结果验证了该方法的有效性。
  • 光纤主轴方位角对光纤电流传感器的影响
  • 为提高光纤电流传感器的标度因数稳定性,从传感光纤与光纤1/4波片熔接时的方位角出发,研究了方位角的优化对光纤内线性双折射变化的抑制作用,指出了现有方位角优化方法中忽略的因素旋光角,并结合旋光角这一变量建立了更加精确的琼斯矩阵模型。仿真分析了在不同方位角与旋光角条件下,线性双折射对标度因数稳定性的影响。通过仿真结果的对比发现,在考虑旋光角之后,现有算法的方位角优化值误差较大;还发现在特定的旋光角条件下,线性双折射的变化对标度因数无影响。基于此提出了方位角与旋光角的综合优化方法,降低了对光纤制造工艺的要求,有效提高了系统标度因数的稳定性。
  • 外部荧光种子植入法增强液芯光纤的受激拉曼散射
  • 报道了一种能够增强液芯光纤中的受激拉曼散射的外部荧光种子植入法。在毛细管套液芯光纤之间充入荧光染料,实现染料介质与拉曼介质的分离,从外部植入染料荧光种子线性地放大液芯光纤中的受激拉曼散射的初始光强,有效无污染地增强了液芯光纤中拉曼介质的受激拉曼散射强度。实验结果表明,外部荧光染料浓度为最佳值约为10^-6 mol/L时,可使液芯光纤中拉曼介质的各阶斯托克斯线均有最大增强。
  • 碳片的空间约束对土壤等离子辐射特性的影响
  • 为改善激光诱导击穿光谱的质量,提高激光诱导击穿光谱技术对土壤样品的检测能力,研究了圆形碳片距离样品表面的高度变化对土壤等离子体辐射强度的影响,并通过Boltzmann图方法和光谱线Stark展宽法测量了等离子体的电子温度和电子密度。实验结果表明,当有碳片从轴向约束等离子体时,等离子体辐射强度比没有碳片约束时的明显增强;随着碳片距离样品表面高度的加大,等离子体辐射强度逐渐升高并在11mm处达到最强,随后减弱。计算可知,样品中元素Fe、Mn、K和Ti在碳片距离靶面11mm处的谱线强度要比无碳片约束时的分别提高179.88%、117.02%、123.21%和91.24%;光谱信噪比分别提高107.30%、92.26%、68.48%和67.66%;等离子体的电子温度升高2800K,电子密度升高2.16×1016 cm-3。研究结果为土壤中痕量元素的检测提供了一种简单、易行的方法。
  • 基于LabVIEW的气体高分辨率光谱探测系统
  • 搭建了一套基于LabVIEW的实时、在线气体高分辨率光谱探测系统,采用离轴入射腔增强吸收光谱技术,将外腔式二极管激光器(ECDL)作为激光光源,实现了粗细两种扫描方式的光谱测量,获得了CO2分子在6358.65cm^-1处的弱吸收谱峰、吸收光谱强度、线宽与气体浓度的关系,采用该吸收峰使整个系统的最小探测灵敏度达1.1×10^-6 cm^-1。在波数为6450~6530cm-1范围内,所获得的CO2分子振动转动光谱与模拟结果基本一致。实验结果表明该系统不仅可行,而且具有较高的探测灵敏度和光谱精度,能满足气体不同光谱的探测需求。
  • 同轴两反光学系统杂散光分析及内遮光罩优化设计
  • 针对某同轴两反光学系统的空间布局特点设计了内遮光罩,并对内遮光罩不同的高度和直径参数进行了系统的杂散光分析,绘制了系统东西方向和南北方向的点源透射率(PST)曲线并得到系统像面处的辐照度,从而为内遮光罩的杂散光抑制能力提供了量化的对比结果,便于内遮光罩进行优化设计。通过杂散光分析,并对内遮光罩的结构强度等参数进行有限元分析(FEA)校核,确定了该口径为320mm的同轴两反光学系统的内遮光罩高度为100mm,直径为44.8mm,使得该遮光罩结构在满足空间遥感器力学性能的要求下达到杂散光抑制的最佳效果,实现了杂散光分析及基于结构FEA的优化设计。
  • 量子点场效应晶体管单光子探测器的设计与特性分析
  • 量子信息技术的发展对单光子探测器提出了更高的性能要求,新型的量子点单光子探测器具有很好的性能和发展潜力。研究了一种基于量子点场效应晶体管(QDFET)的单光子探测器,介绍了QDFET的光电导增益原理,对QDFET进行了材料选择和结构设计,并重点对QDFET的量子化光电导和增益的噪声平衡进行了实验分析,结果表明QDFET单光子探测在灵敏度、光子响应、光子分辨等方面具备很好的特性。
  • [综述]
    光子晶体光纤飞秒激光技术研究进展(柴路 胡明列 方晓惠 刘博文 宋有建 栗岩锋 王清月)
    基于液体填充微结构光纤的新型光子功能器件(姚建铨[1,2] 王然[1,2] 苗银萍[1,2,3] 陆颖[1,2] 赵晓蕾[1,2] 景磊[1,2])
    [激光器与激光光学]
    高功率窄线宽全光纤结构掺铥连续光纤激光器(刘江 王璞)
    全反射棱镜式环形激光器合光输出及陀螺精度特性分析(刘健宁[1,2] 蒋军彪[2] 石顺祥[1] 钟聪[2])
    基于阴影法的脉冲CO2激光Sn等离子体羽辉膨胀特性研究(吴涛[1] 王新兵[2] 王世芳[3] 谭荣[1])
    非傍轴衍射光束的传输特性(郭福源 李连煌)
    激光阵列光源角度多样性抑制散斑方法(张圣涛 高文宏 赵鹏飞 石云波)
    Yb∶YAG陶瓷强化Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器性能研究(程莹 马剑 董俊)
    LD端面抽运1.5μm Er^3+,Yb^3+∶YAl3(BO3)4激光器(李渊骥[1] 焦月春[1] 冯晋霞[1] 张宽收[1] 陈雨金[2] 林炎富[2] 黄艺东[2])
    基于电光开关的高功率准分子激光MOPA系统ASE抑制(胡云 赵学庆 薛全喜 王大辉 郑国鑫 华恒祺 张永生 朱永祥 肖伟伟)
    半导体抽运铷蒸气输出2.8W线偏振铷激光(徐程[1,2] 谭荣清[1] 李志永[1,2] 李琳[1,2])
    [激光加工与应用]
    超声辅助钛合金激光沉积成形试验研究(钦兰云[1,2] 王维[1,2] 杨光[1])
    Nb4Si含量对激光熔覆Ti-Fe合金涂层组织和性能的影响(王锐 王存山)
    飞秒与纳秒激光刻蚀单晶硅对比研究(杨焕 黄珊 段军 杜敏)
    激光冲击处理304不锈钢表面的形貌特征及其机理分析(柳沅汛 王曦 吴先前 黄晨光)
    提高三维激光切割平顺性的切割头空间位姿优化方法(吴问才 邓帆 胡俊)
    激光透射焊接聚甲基丙烯酸甲酯试验研究(雷剑波 王镇 王云山 张传鹏)
    旋转磁场辅助激光熔覆Fe60复合涂层的显微组织与性能(刘洪喜 纪升伟 蒋业华 张晓伟 王传琦)
    基于时间相关单光子计数的离线式g-STED超分辨显微术(郝翔 匡翠方 顾兆泰 李帅 刘旭)
    新型全光纤交叉偏振光学相干层析成像系统(曹聪[1] 孟卓[1,2] 王龙志[1] 姚晓天[1,2])
    靶向量子点的合成及其在活体成像研究中的应用(翟鹏[1,2] 许改霞[1,2] 朱小妹[1] 王晓梅[2] 牛憨笨[1])
    [光纤光学与光通信]
    单模光纤中高相干光源的瑞利散射光的统计特性(任梅珍 徐团伟 张发祥 李芳 刘育梁)
    强色散管理抑制160Gb/s光时分复用传输系统中的带内四波混频效应(吴婷[1,2] 李唐军[1,2] 贾楠[1,2] 孙剑[1,2])
    基于单通带微波光子滤波的多倍频微波信号产生(朱海玲[1,2] 潘炜[1] 陈吉欣[2] 鄢勃[2])
    新型聚合物传像光纤制作方法探索(孔德鹏[1] 王丽莉[1] 贺正权[1] 储九荣[2] 李育林[1])
    [材料]
    预辅Al及AlN缓冲层厚度对GaN/Si(111)材料特性的影响(廉瑞凯[1] 李林[1] 范亚明[2] 王勇[1] 邓旭光[2] 张辉[2] 冯雷[2] 朱建军[2] 张宝顺[2])
    调整圆弓形散射元参数实现低群速和低色散的慢光效应(万勇 付凯 云茂金 郭月 夏临华)
    [简讯]
    2.79μm窄脉冲、高峰值功率电光调Q Cr,Er∶YSGG激光器(王礼[1] 杨经纬[1] 吴先友[1,2] 孙敦陆[1] 殷绍唐[1] 江海河[1,2])
    [材料]
    利用X射线衍射研究Mg掺杂的InN的快速退火特性(王健 谢自力 张韵 滕龙 李烨操 曹先雷 丁煜 刘斌 修向前 陈鹏 韩平 施毅 张荣 郑有炓)
    [薄膜]
    可见与红外制导系统高通滤光片的研制(付秀华 王刚 刘冬梅 张静)
    [测量与计量]
    基于表面等离子体共振和双频激光干涉相位测量的空气折射率测量(陈强华 罗会甫 王素梅 王锋 陈新华)
    光刻对准中掩模光栅标记成像标定方法(朱江平[1,2,3] 胡松[1] 于军胜[2] 唐燕[1] 周绍林[4] 何渝[1,3])
    皮秒拍瓦激光的参数测量系统可靠性分析(欧阳小平[1] 杨琳[1] 彭永华[1] 陈明[2] 马金贵[3] 王永志[3] 唐顺兴[1] 刘崇[1] 李红[1] 王宇煜[1] 钱列加[4] 朱俭[2] 朱宝强[1] 朱健强[1])
    [简讯]
    7kW级光纤耦合输出全固态激光器(王奕博 王宝华 张志研 叶家宝 杨海波 刘燕楠 侯玮 李晋闽 林学春)
    [测量与计量]
    1m太阳望远镜光轴变化检测与改正(柳光乾[1,2] 校启公[1,2] 邓林华[1,2] 李银柱[1] 刘忠[1])
    [大气与海洋光学]
    激光雷达探测反演PM2.5浓度的精度研究(何涛 侯鲁健 吕波 刘玉堂)
    [遥感与传感器]
    光纤光栅传感器监测混凝土简支梁裂缝的实验研究(田石柱[1,2] 曹长城[1] 王大鹏[1])
    一种直接应用灰度叠加提高面阵激光雷达测距精度的方法(方毅[1,2] 张秀达[1,2] 胡剑[1,2] 王鹏鹏[1,2] 严惠民[1,2])
    光纤主轴方位角对光纤电流传感器的影响(王伟 刘晓隆)
    [光谱学]
    外部荧光种子植入法增强液芯光纤的受激拉曼散射(马宏磊 金海鹏 杨睿)
    碳片的空间约束对土壤等离子辐射特性的影响(陈金忠 陈振玉 马瑞玲 孙江 邓泽超 王英龙)
    基于LabVIEW的气体高分辨率光谱探测系统(龙精明 周卫东 吴志伟)
    [光学设计与制造]
    同轴两反光学系统杂散光分析及内遮光罩优化设计(林剑春[1,2] 孙丽崴[1] 陈博洋[3] 王威[1,2] 范冰清[1] 陈凡胜[1])
    [量子光学]
    量子点场效应晶体管单光子探测器的设计与特性分析(王红培 王广龙 邱鹏 高凤岐 卢江雷)
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