针对多普勒测风激光雷达系统的应用需求,研制了一套结构紧凑、操作灵活的Pound-Drever-Hall（PDH）激光稳频系统。直接数字频率合成器（DDS）产生激光器高频相位调制信号,模拟混频器解调激光器的频率漂移信息,高集成度的数字信号处理器（DSP）作为稳频控制系统的心脏,负责整个稳频系统的总线控制、信号处理及比例积分微分（PID）伺服等。实验表...
在垂直腔面发射激光器（VCSEL）作为显示光源的应用中,为了获得高功率的偏振激光,研究了980nm大口径底发射VCSEL的偏振特性。通过刻蚀矩形台面和矩形出光口径,制备矩形VCSEL。在连续条件下,出光口径为550μm×300μm的底发射矩形VCSEL最大输出功率为660mW,微分电阻为0.09Ω。实验中,矩形VCSEL在工作电流下,同时存在稳定的水平偏振光和竖直偏振光,并...
微柱阵列和透镜导管组成的耦合系统在激光二极管阵列（LDA）抽运的全固态高能量激光器中起着重要的作用,其光束耦合性能直接影响激光器的最终输出能量和光束质量。为了设计微柱阵列和透镜导管耦合系统的最佳结构参数,需要研究抽运光在耦合系统内部以及在激光晶体端面的分布。利用几何光学理论,对LDA的发射光线经微柱阵列和透镜导管的传输进行三...
通过准相位匹配技术,采用1μm波段高功率窄谱线连续光纤激光放大器抽运高二次谐波转换效率周期性极化晶体,是实现高光束质量、小型化、高功率连续绿光激光器的一个非常有前途的方向。实验自主研发了高效率主振荡功率放大（MOPA）全光纤保偏放大模块,获得中心波长为1064.25nm,线宽为0.035nm的30 W连续线偏振激光,并以此作为基频光抽运国产周期极化...
利用光栅-外腔的方法对半导体激光阵列（LDA）进行光谱合束时常采用平凸或双凸柱透镜作为变换透镜,然而它会导致外腔的反馈效率低下,经研究发现LDA轴上发光单元的反馈效率为80.5%,对于边缘发光单元甚至降到了49.7%。针对该问题提出了采用双分离柱透镜作为变换透镜,从而可以提高外腔的反馈效率。将传统LDA光谱合束光路展开,并利用Zemax画出它的等...
研究了散射粒子形状改变对光波在二维随机介质系统中的传输情况的影响。基于整体散射效应模型,建立了非球形粒子作为散射粒子的二维随机介质的模型。构建了模型的Maxwell方程,采用非均匀网格划分的时域有限差分（FDTD）方法解Maxwell方程,得到了TM模在非球形粒子二维随机介质模型中的传输及空间分布。采用快速傅里叶变换（FFT）对仿真获得的数据...
对Bounce抽运结构的高功率板条激光放大器进行热仿真,采用有限元数值分析获得了放大光束通过板条后的光程差分布,利用二阶矩法计算出Bounce抽运热效应引入的相位畸变对光束质量M2的影响,为放大链路热效应的补偿给出指导。在采用高效传导冷却设计的三级板条级联放大链路实验装置中,实验测得的每一放大级热焦距值与理论预期吻合良好。当放大器链路...
理论上提出了一种通过调节双环混合偏振矢量光束的偏振态来实现光学囚笼实时操纵的新方法。双环混合偏振矢量光束是由双环径向光束通过一个波片后形成的,光束偏振将变为包含线偏振、圆偏振和椭圆偏振的混合状态,且偏振态强烈依赖于空间位置和相位延迟角度。利用衍射积分公式数值模拟了双环混合偏振矢量光束经过强聚焦系统后在焦点附近的强度分布...
激光焊接过程产生的焊斑熔深直接影响焊接质量。激光焊接过程复杂,影响因素众多,许多参数难以量化。以TC4钛合金薄板为实验样品进行脉冲激光焊接实验。通过声波频谱减法对采样的声频信号进行降噪处理,并分析了声频信号的时域和频域特征,找到了声频信号和焊斑熔深的关系。采用径向基函数神经网络对钛合金薄板焊接过程的焊斑熔深进行预测。神经网...
研究了激光快速成形Inconel 718超合金试样3个相互垂直方向的拉伸力学性能,以及热处理对激光快速成形凝固组织与3个相互垂直方向拉伸力学性能的影响。结果表明,激光快速成形Inconel 718超合金试样3个相互垂直方向的拉伸力学性能均明显低于其锻件拉伸力学性能,且表现出明显的各向异性。经过热处理的Inconel 718超合金试样,其沿沉积高度方向定向外...
制冷剂闪蒸喷雾冷却（CSC）已经成为激光治疗葡萄酒色斑等皮肤病手术中的标准冷却辅助手段。为优化喷嘴设计,进一步增进冷却效率和改善治疗效果,搭建了制冷剂闪蒸瞬态喷雾冷却实验台,设计了8个不同内径和长度的直管型喷嘴,采用先进的磁控溅射沉积薄膜热电偶测温方法,应用杜哈梅尔定理计算表面热流密度,定量研究了不同喷嘴对冷却表面传热特性的影...
针对声光调Q YAG脉冲激光修整青铜结合剂金刚石砂轮,运用ANSYS有限元软件建立了三维脉冲激光烧蚀金刚石磨粒的数学模型和传热模型,得到了激光烧蚀金刚石磨粒后的温度分布。利用所建立的模型可获得不同激光参数下的变质层厚度,并通过实验对该模型进行了验证。针对脉冲激光修锐与整形的两个不同方面,从实验和数值模拟两方面研究脉冲激光参数对变质...
脆性材料的研磨过程会不可避免地产生亚表面损伤层,对亚表面损伤层的表征和抑制一直是获得高激光损伤阈值熔石英光学元件的关注热点。回顾了几种亚表面有损表征技术,通过实验重新评价了蚀刻表面峰谷（PV）粗糙度法的可行性,分析了其误差较大的原因。在此基础上,提出了一种新的亚表面损伤层深度检测方法——HF蚀刻＋逐层抛光法。分别采用这两种表...
基于谱有限元法和模态展开法,针对各向异性薄板,建立激光激发Lamb波的数值模型,得到各向异性薄板中Lamb波沿不同方向传播的色散曲线及Lamb波的传播特性。数值模拟结果表明,谱有限元法能快速有效地计算各向异性板中导波的相速度、群速度,结合模态展开法能够得到任何方向激光激发的Lamb波;Lamb波沿不同方向传播的速度及色散特性与材料的各向异性性...
Fe/Al难熔合、易生成Fe-Al脆性金属间化合物是钢/铝异种金属优质高效焊接亟待解决的技术难题。对厚度分别为5mm、6mm的低碳钢和铝合金板进行了对接处开设坡口、并在界面结合处预置Si粉的光纤激光焊接实验研究,通过调整焊接工艺参数和预置粉末得到成形良好的焊缝。利用卧式金相显微镜、电子显微硬度仪、扫描电镜、X射线衍射仪等设备对焊缝及母材...
利用高功率、短脉冲Nd∶YAG激光对6061-T651铝合金进行表面冲击强化处理,并分别在200℃、300℃、400℃和500℃的温度下对其进行性能测试,从残余应力、显微硬度和微观组织等方面分析了激光冲击处理（LSP）对其在高温条件下性能的影响。研究结果表明中高温条件下激光冲击6061-T651铝合金的强化效果明显。200℃和400℃时试件的最大残余压应力出现在...
基于光在熔锥光纤中传输的基本原理,分析了在外界温度不断变化的情况下涂覆折射率匹配液的熔锥光纤传输损耗特性。利用计算机仿真与实验得到了这种器件的传输损耗特性曲线,计算机仿真结果和实验结果的一致性很好地说明了熔锥光纤传输特性随温度变化的关系。随着外界环境温度的升高,折射率匹配液的折射率降低,熔锥光纤所携带的光功率占总光功率的...
提出了一种基于光纤干涉原理的同时测量温度和应变的传感器,通过在Lyot滤波器（LFF）中熔接一段长周期光纤光栅（LPFG）构成。其中LFF由在起偏器（PL1）和检偏器（PL2）中嵌入一段保偏光纤（PMF）构成。实验结果表明,LFF的干涉谱和LPFG的谐振峰对温度和应变有不同的响应灵敏度,因此可利用敏感矩阵实现对温度和应变的同时测量。实验测得LFF和LPFG...
根据耦合模理论,深入研究了横向压力作用下光纤布拉格光栅（FBG）的反射偏振相关损耗（RPDL）特性,对不同横向压力下的RPDL分别进行了数值模拟。模拟结果表明,RPDL对横向压力的响应非常敏感,压力变化时其峰值高度和主峰位置均发生较大的变化。对此进行大量的实验验证,实验结果与理论分析相符;并且实验结果显示RPDL峰高变化和峰位变化曲线在一定...
光纤布拉格光栅（FBG）已广泛应用于应变参数测量中,但非均匀应变易引起FBG光谱变形而无法进行波长检测,因此需重构沿FBG的应变分布。针对应变分布重构效果差且收敛速度慢的难题,在深入研究改进遗传算法的基础上,提出基于FBG光谱中心波长位置与反射率双重约束的应变分布重构理论,显著改善了重构的非唯一性和置信度。同时,假设应变分布为多项式形...
两光纤布拉格光栅（FBG）的光谱失配会使其构成的光纤法布里-珀罗（FFP）传感系统的干涉条纹可见度降低,从而影响探测性能。基于弱反射率FBG反射谱的高斯波形近似,推导了光谱失配引起的可见度变化表示式。实验测量了干涉型FFP传感系统的可见度曲线,对理论分析进行了验证。研究表明,反射谱旁瓣对光谱失配引起的可见度变化有重要影响。从光谱匹配...
采样啁啾光纤光栅理论是实现超高信道数梳状滤波器的理想方案,但是一个啁啾模板只能实现特定波长间隔的光梳状滤波器。提出一种利用光纤布拉格光栅（FBG）直流相移实现任意波长间隔梳状滤波器方法。该方法只需一个啁啾模板与亚微米精度的位移台,在灵活性、简单性和制作成本方面有明显优势。仿真和实验表明FBG直流折射率调制可以引入任意的相位偏...
通过化学镀的方法,在光纤光栅表面得到了不同厚度的均匀金属镍镀层。由于材料热膨胀系数的差异,金属镍镀层将会在光栅内部形成内应力,这种内应力将随着镀层厚度的改变而改变。理论上分析了金属镀层的厚度对光栅中心波长漂移的影响,获得相关的理论曲线;实验上通过对化学镀镍全过程光纤光栅反射光谱的在线监测,获得了不同镀镍层厚度的光纤光栅中心...
在单光束发射和接收无线光通信（FSO）系统中,目前人们普遍接受的是光强闪烁在强湍流下服从负指数分布,在弱湍流下服从对数正态分布,而在强弱湍流下都适用的Gamma-Gamma分布则是研究的热点。在这几种分布的基础上,将它们推广到多光束发射和接收FSO系统,分别推导出了基于对数正态分布、负指数分布以及Gamma-Gamma分布的多光束发射和接收FSO系统的...
高亮度抽运源和有效的热管理方案是实现高功率光纤激光输出的关键。受限于目前高亮度激光二极管的制造工艺水平,由激光二极管直接抽运的掺镱光纤激光器输出功率一直停留在千瓦级水平。
介绍了一种具有高稳定性、高谱纯度、低相位噪声的双环路光电振荡器（OEO）。理论上分析了光电振荡器的基本原理,采用光域双环路的方案有效地实现了边模抑制,通过检测输出信号频率的变化来控制光纤环路的长度,从而得到了高质量的20GHz微波信号,其频谱纯度高,线宽小于1Hz,相位噪声在10kHz时为-112dBc/Hz,而且在4h观测时间内,频率的稳定性小于10-1...
为了提高双光纤点衍射干涉仪的检测精度,需要对干涉仪装置中两个波前参考源（WRS）的系统误差进行标定。设计了波前参考源的标定过程及标定算法,通过沿被检光学系统光轴四次旋转90°求出波前参考源的沿轴旋转非对称误差,沿倾斜轴四次旋转90°求出波前参考源的沿倾斜轴旋转非对称误差,然后利用两者之差采用最小二乘法求出波前参考源的旋转对称误差,...
提出一种利用同心圆光栅和契形光栅作为标定模板,基于正交方向消失点摄像机自标定的新方法。新方法利用相移条纹相位提取精度高的特性来求零相位特征点,避免了传统标记点提取误差给标定结果带来的影响。要求摄像机至少从6个方位拍摄标靶,采用四步相移得到光栅的截断相位并求解零相位交点,计算消失点从而解算出摄像机的内参数。根据模拟实验得到...
瞄准偏差和光束抖动是光束瞄准系统中的两个最重要的误差。对以高斯光束和高斯抖动为基础的光束瞄准目标时产生的光回波信号进行数学建模;结合极大似然估计算法理论,建立并完善了基于回波信号的光束瞄准误差估计模型;并编写程序实现了Monte Carlo模型仿真,搭建了实验室平台。仿真和实验结果表明,极大似然估计算法表现出了优良的性能,能够同时准...
通过分析伪装涂层防激光半主动制导的隐身机理,提出了降低涂层激光反射率并同时控制涂层表面激光空间反射特性的激光伪装技术途径。结合伪装涂层研究对激光反射特性测量的实际需要,分析了半球反射率和双向反射系数的测量原理、方法和特点,利用设计研制的测量装置实验研究了伪装涂层的激光反射特性。结果表明,利用所述方法能够准确、客观测量伪装...
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