对利用电荷耦合器件（CCD）测量高能激光系统近远场能量分布时,CCD光电响应非线性特性对光束质量评价的影响进行分析计算。提出了一种基于单缝衍射的CCD光电响应标定方法,完成对某CCD的标定工作。利用该标定结果分别对理论模拟及实际系统下的近远场能量分布进行灰度修复,考察灰度修复对近场填充因子（FF）及远场环围能量分布的影响。对实际光束...
构建了一种金属-绝缘体-金属（MIM）表面等离子体布拉格波导结构,绝缘层为一维布拉格光栅结构。在布拉格光栅结构中引入缺陷,形成布拉格纳米微腔。这种纳米微腔结构可以将光子能量很好地局域在微腔中,且在金属与绝缘层界面上光子能量最强。分析了MIM波导的色散特性,获得了谐振波长为1550 nm时微腔的结构参数。同时利用时域有限差分（FDTD）方法...
报道了一种由激光二极管抽运的Nd∶YAG/Nd∶YVO4共轴双晶体的Cr∶YAG被动调Q激光器,利用这种方式相比于传统的Nd∶YAG/Cr∶YAG激光器提高了输出激光的偏振比,在非线性频率变换过程中得到了更高的转换效率,当抽运功率为10 W时获得了2.8 W的被动调Q 1064 nm激光输出,偏振比大于80∶1,激光重复频率为15 k Hz,脉冲宽度为7 ns,采用LBO作为非线性频率...
报道了一种全光纤结构的高消光比（PER）线偏振激光振荡器。该光纤激光振荡器的谐振腔由一段双包层掺镱保偏光纤和一对与增益光纤匹配的光栅组成。弯曲损耗使快轴方向上的偏振模和高阶模受到抑制,实现了消光比优于15 d B的线偏振激光输出。最高输出功率为93.2 W,中心波长为1080 nm,光谱半峰全宽（FWHM）约为1.2 nm。增加抽运功率有望进一步提升...
微孔加工是微器件加工中的重要环节,飞秒激光的强烈非线性吸收和“冷加工”特性使其在玻璃微纳加工方面有独特的优势和应用前景。选用石英玻璃作为试验材料,研究飞秒激光参数对微孔深径比及形貌的影响。结果表明,飞秒激光脉冲能量、打孔速度对微孔深径比存在较大影响。随着激光能量和打孔速度的增加,微孔深径比均呈现减小趋势。通过选择适当参数...
针对X70钢管道全位置激光一熔化极活性气体保护（MAG）电弧复合根焊焊接过程中，管道焊接3-6点位焊缝背面易出现内凹，开展了管道全位置激光一MAG电弧复合根焊焊缝成形试验研究。试验结果表明，激光一电弧复合焊接能量输入、焊枪角度对焊缝背面内凹影响较大；焊缝背面内凹可能是由于熔池液态金属重力作用导致焊缝熔融金属下淌所致。通过变参数能...
钛合金因具有强度高、质量轻、耐腐蚀性强等优良性能,其与玻璃的连接被广泛应用于新型建筑物屋顶、幕墙、窗户等。以建筑用玻璃和钛合金TC4为实验材料,利用300 W Nd：YAG毫秒级脉冲激光器采用透射焊接方式对两者进行连接。利用万能拉伸试验机测量焊接件拉断力,用扫描电子显微镜观察玻璃断口及焊缝截面形貌。研究了工艺参数（功率、脉宽、频率、...
通过扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射分析（EBSD）,研究了TRIP590钢激光焊接接头的界面微观结构和形成机理。SEM分析表明,焊接接头焊缝区组织为马氏体组织,热影响区组织主要是贝氏体和铁素体,离焊缝位置越近,马氏体量越多。EBSD分析表明,母材区的晶粒分布均匀,都是大角度晶界,没有明显的择优取向。热影响区晶粒大小不均,贝氏体有相同或相近的...
对GH4169合金锻件与激光成形修复（LFR）件进行显微组织观察和持久性能实验。结果表明：锻造GH4169合金组织为等轴晶,在晶界和晶内弥散析出颗粒状或短棒状δ相,可有效阻碍位错运动以及降低裂纹扩展速率;激光修复GH4169合金经直接双级时效处理（DA）后,与沉积态相比,组织特征变化不大,呈现为沿沉积方向外延生长的柱状枝晶,枝晶间仍然存在块状Laves...
基于皮秒激光的“冷加工”特点,进行了用皮秒激光辐照结合快速化学腐蚀（Na OH溶液：质量分数为4%,不大于3 min,80℃水浴）调控工艺制备高效减反射晶硅表面微结构的研究,在400-1000 nm波长的宽光谱范围内,获得了微-纳双结构微孔阵列和圆顶锥形周期性阵列两种减反射表面,前者的平均反射率低于5%,后者的平均反射率低于10%。制备过程中工艺可控性强...
蒙特卡罗法（MC）广泛用于模拟光在皮肤组织中的传播。发展了基于四面体网格的蒙特卡罗（TMC）方法,提出了距离阈值的概念避免数值耗散导致的错误能量沉积。通过计算带有单根血管的两层皮肤模型比较了几何蒙特卡罗（GMC）、基于结构化网格的蒙特卡罗（VMC）和TMC。GMC通过数学定义组织界面,避免了离散,精度最高,但不适用于复杂的界面。VMC实施简...
针对介入式内窥手术中手术器械实时定位的需要,提出基于惯性导航的手术定位方法,该方法既能够有效避免传统光学定位（OPT）中视线遮挡引发的定位区域受限问题,又能够克服电磁定位（EMT）对磁场干扰过于敏感的问题。从姿态估计与位置定位两个方面分析了传感器干扰的影响,并改进了已有的抗干扰技术。实验结果表明,在磁干扰情况下,姿态估计的误差在...
800 mm芯径低氢氧根光纤传输自由运转钬激光脉冲爆炸式汽化光纤端面的水形成汽化泡,汽化泡闭合时会辐射振荡波信号。不同激光参数条件下汽化泡形貌和运动状态有差异,导致辐射振荡声波的个数、强度、谐振周期、声学频率等特性参数不同。为研究不同脉宽对声信号的影响,搭建了声信号测量系统,通过示波器分析计算振荡波声学信号特征参数。结果表明电...
采用掺铒光子晶体光纤代替传统掺铒光纤来提高超荧光光纤光源输出的功率稳定性和平均波长稳定性。在-45℃--70℃的全温区范围内,对超荧光光纤光源的光纤长度和半导体激光器（LD）抽运功率进行优化,并提出了用插值法进行LD抽运功率的优化方法,在光纤长度优化的基础上,高效、精确地优化了抽运功率,改善了光源的平均波长稳定性。经过优化的光源,在-...
掺铒光纤放大自发辐射（ASE）光源广泛应用于光纤传感、通信、精密测量等领域。光噪声在长期连续工作时对后续检测或测量系统的精度和灵敏度影响很大,但至今少见报道。在此,利用加速老化系统对ASE光源的光路部分进行343 K加速老化实验,并在过程中原位监视了其光噪声的演化情况。根据阿伦尼斯模型,换算得到ASE光源在室温环境下连续工作期间,前320...
基于自主研制的掺铋光纤,对其进行光谱特性的实验和理论研究。通过实验测得的吸收光谱发现了4个明显的吸收带,其中心分别是494、816、946、1410 nm。运用Giles模型对此光纤进行了放大特性的研究,分析了光纤长度、抽运功率和输入信号光功率等参数对信号的增益和噪声指数的影响。建立了稳态情况下三能级跃迁模型的速率方程和传输方程,并利用Runge-...
为实现频率信号在长距离光纤上的高精度传输,设计了一个纯电的相位补偿系统,其补偿速度较快,范围较大,且便于模块化。该系统主要利用两次模拟移相抵消返回信号中所引入的双程相位抖动来进行补偿,结构简单,易于调试。通过引入数字信号处理和比例积分微分（PID）控制算法,可以提高系统的补偿精度和工作稳定性。最后,利用该系统在100 km的实验室光...
建立了局部放电引起保偏光纤（PMF）两偏振模间相位延迟变化的模型。将熊猫型保偏光纤（P-PMF）和保偏光子晶体光纤（PM-PCF）分别接入萨格纳克干涉仪进行实验研究,发现局部放电使应力型P-PMF的相位延迟变小,使形状型PM-PCF的相位延迟变大,且改变放电电流大小和持续时间可有效改变相位延迟调节量,为调节PMF中两偏振模间相位延迟提供了实用技术。...
摘要云计算等分布式高带宽消耗业务对下一代无源光网络（NG—PON2）提出了大容量、长距离和广覆盖的发展要求。随着NG—PON2技术的发展，无源光网络（PON）系统的光线路终端（OLT）设备结构也日益呈现出复杂化和异构等特点。导致PON网络中出现了传统核心网中，由于链路和端口资源利用不均衡所带来的网络阻塞和带宽利用率低的问题。基于40G相干PO...
为了实现一点对多点同时空间激光通信,对系统的光学跟瞄技术进行了研究。简述了系统总体方案,推导了捕获、瞄准、跟踪（APT）系统工作流程、捕获对准和粗跟踪过程中脱靶量与反射镜转动之间的关系。对跟瞄过程中的多执行器联动控制、图像处理识别与定位和双镜交接低误码控制等关键技术进行了深入研究。介绍了多点同时激光通信原理样机与实验。实...
摘要相位敏感光时域反射计（φ-OTDR）在光纤围栏等动态传感领域具有重要的应用，快速、有效地对入侵信号分类识别有着十分重要的意义。基于频谱分析提出了一种称为频谱欧氏距离法（EDFS）的快速模式识别方法。该方法通过短时平移差分和短时能量法对φ-OTDR的解词信号进行提取，确定待分析数据段；对数据段进行归一化和快速傅里叶变换，获得信号的...
利用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）技术在蓝宝石衬底上制备了Ga N∶C薄膜。为得到高阻（或半绝缘）的Ga N薄膜,研究了源（CCl4）流量和载气对MOCVD外延Ga N薄膜电学性能的影响,发现CCl4流量和载气对实现高阻的Ga N影响很大。当Ga N缓冲层采用N2作为载气,CCl4的流量为0.016μmol/min时成功实现了Ga N的高阻生长,样品A2的方块电阻高达2.8×107Ω/s...
研究了激光选区熔化成形316不锈钢沉积态、400℃/3 h退火态、900℃/3 h退火态以及热等静压态（HIP）的组织与拉伸性能。结果表明,沉积态组织主要由呈外延生长的柱状晶组成。沉积态试样经400℃/3 h退火后,组织变化不明显,横向和纵向的强度略有提高,纵向延伸率明显提高,横向延伸率有所降低;经900℃/3 h退火后,粗大柱状晶分裂为较为细长的柱状晶,横...
熔石英光学材料是一种高新技术产品,在现代各领域的应用越来越广泛,特别是航天航空等领域具有大量应用需求。由于其产品的制造难度较大,因此其成品质量的高低就成为人们最为关注的问题,其中尤以亚表层损伤的问题至关重要。论述了几种常用的亚表层损伤检测方法和原理,分析了其优缺点。在此基础上说明了使用荧光共聚焦显微技术来检测光学元件亚表...
激光-电弧复合焊接相对激光焊接的优势之一是通过焊接材料的添加,调整焊缝的合金元素成分,改善焊缝组织与性能。焊接材料添加的合金元素在焊缝中的均匀分布是体现激光-电弧复合焊接这一优势的关键。然而,对于窄而深的激光-电弧复合焊焊缝,实现合金元素的均匀分布是非常困难的。研究了焊接工艺参数对CO2激光-熔化极气体保护（GMA）复合焊焊缝合金...
激光通信作为一种通信手段,以其抗干扰能力强、保密性好、功率集中等优点,在军事和民用等领域得到广泛应用。为满足激光通信系统使用要求,提高信噪比,对系统中的滤光膜进行研制。选用Ti3O5和Si O2作为镀膜材料,依据倍频设计和双波长增透原理完成了三带通、宽反射带滤光膜的设计。通过膜厚缩放比例和逆向工程方法分析膜厚累积误差,重点解决了膜厚...
利用受激发射抽运将Na2分子激发到Na2X1Σ＋g（33,11）高位振动态,研究了高激发Na2与CO2的态-态能量转移过程。窄线宽激光扫描Na2的X1Σ＋g（33,11）→A1Σ＋u（21,10）跃迁,测量它的透射光强,从吸收系数得到Na2X1Σ＋g（33,11）原生态布居数密度。利用高分辨率瞬时吸收测量技术,得到CO2基振动态（0000）上转动态的布居数密度。通过速率方程分析,在...
采用激光照射粗糙工件表面形成散斑图像,通过自相关函数分析散斑图像的二阶统计特性,使用分形算法提取散斑图像自相关函数矩阵的参数,建立分形维数与表面粗糙度对应的样本集合。用最小二乘法多项式拟合该样本集合,得到散斑图像与表面粗糙度值间的多项式关系。实验结果表明,基于激光散斑分形维数的表面粗糙度测量方法是可行的且适用于在线高精度...
基于线偏振光在充有被极化的铷原子的气室内传播时,在磁场的作用下会发生法拉第旋转这一现象,实现了一种基于法拉第旋转检测的铷原子矢量磁力仪。分析了它的工作原理,并测试了它对不同磁场的响应。测试结果表明,磁力仪灵敏度为1pT/Hz,测量范围为±60 n T,响应带宽为48 Hz。进一步研究了调制磁场和工作温度对铷原子磁力仪性能的影响,并提出了一些...
针对海水折射率变化引起差分激光三角法溢油油膜厚度测量系统结果误差增大的问题,理论分析了海水折射率变化对厚度测量值的影响机理,研究了折射率变化与测量结果误差大小的关系。提出了基于二维曲面拟合的误差补偿方法。该方法通过采集不同厚度、不同折射率下的厚度测量值,利用二次多项式曲面拟合建立测量误差、厚度测量值和折射率之间的函数关...
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