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...
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...
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...
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...
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...
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...
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8...
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...
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...
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...
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...
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Dij...
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,...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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11.4～0.8n...
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...
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...
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...
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...
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...
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。
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...
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...
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...
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