基于微悬臂梁的高灵敏红外光子探测

提出一种基于微悬臂梁的具有较高灵敏度的新型红外光子探测方法。该方法通过测量振动悬臂梁在光压作用下振幅的变化量来探测红外光子。实验中,将红外辐射光调制成正弦型或方波脉冲,并与微悬臂梁的激励信号保持同相或反相。实验结果表明,微悬臂梁振幅的改变量与红外光功率之间存在线性关系,并在10^-4 Pa的真空环境中最小可以探测到7.4 nW的红外光功率,另外还发现,方波脉冲调制光会增大微悬臂梁的振幅响应。     

一种新型温度自补偿的低成本位移传感解调系统

提出一种采用啁啾光纤光栅测定位移的方法.悬臂梁受到应力时引起刚件粘接在悬臂梁上的啁啾光栅反射谱带宽压缩,带宽变化引起光栅反射光强变化,通过测量啁啾光栅反射光强可测定位移.该传感器具有温度自补偿功能,温度变化引起反射谱波长移动但总光强不变.实验结果表明该传感器测量灵敏度达K=1 168/mm.     

Photodriven,Flexural–Torsional Oscillation of Glassy Azobenzene Liquid Crystal Polymer Networks

Cantilevers composed of glassy, photoresponsive liquid crystalline polymer networks (LCNs) are shown to oscillate at high frequency (～50 Hz) and large amplitude when exposed to light from a 442 nm coherent wave (CW) laser. Added dimensionality to previously reported in‐plane oscillations is enabled by adjusting the orientation of the nematic director to the long axis of the cantilever yielding in‐plane bending accompanied by out‐of‐plane twisting (flexural–torsional oscillation). The fundamental photoresponse of this class of glassy azobenzene liquid crystal polymer networks (azo‐LCN) is further probed by examining the influence of cantilever aspect ratio, laser intensity, and temperature. The frequency of photodirected oscillations is strongly correlated to the length of the cantilever while the amplitude and threshold laser intensity for oscillation is strongly correlated to temperature.     

利用单光子探测器测量多光子响应时间

通过研究单光子探测器对微弱激光脉冲的暂态响 应特性,利用不同光子数的响应时间实现光 子数的分辨测量。理论上分析了光子数响应时间与微弱光脉冲探测时间的对应关系。实验上 通过测量不同光强下单光子探测器的暂态响应,测量到1550nm波段单光子、 双光子和三光子的响应时间分别为10.73±0.17、8.75±0.32和5.98±0.77ns。实现精确区分微弱光场中的光子数。分析了单光子探测器光子数统计涨落引起的 微弱激光脉冲的探测时间变化对光子数响应时间测量的影响。     

非对称光纤悬臂探头的驱动优化研究

研制了一种适用于内窥光学相干层析成像的单驱动非对称光纤悬臂扫描探头,可以利用单一驱动信号来激发非对称光纤悬臂的光纤末端沿李萨茹图形进行二维扫描。但是,正弦驱动信号激发的李萨茹轨迹在均匀性、覆盖率和图案帧频之间的权衡方面存在一定限制,不利于扫描成像的优化。基于非对称光纤悬臂固有的响应特性,提出了振幅调制正弦驱动信号来进行二维扫描轨迹图案的优化,并模拟研究了不同驱动信号下的扫描轨迹,对比评价了各种驱动信号下扫描图案的均匀性和覆盖率,同时进行了对比实验,验证了该方案的可行性。     

Influence of Heat-radiating on Multi-photon Compton Scattering High-energy Electron

Using the model of the inverse Compton scattering between high-energy electrons and heatradiation photons, the influence of heat-radiating photons on multi-photon Compton scattering high-energy electrons is studied. The results show that the energy loss, power loss, light resistance and light pressure of the high-energy electron formed by heat radiating are all proportional to the temperature T^4 of the vacuum cavity of the electron,the Lorentz factor γ^2 of the high-energy electrons, the scattering section of the electron and the number of photons acting at the same time with high-energy electrons. A good method for lessening the energy loss of the high-energy electron by using the one-photon Compton scattering between high-energy electrons and heat radiation photons is proposed.     

近红外光子在三维膝关节中传输的Monte Carlo模拟

提出一种检测早期膝骨性关节炎(ROA,knee osteoa rthritis)的方法。首 先建立光子在膝关节组织中的传输模型,利用蒙特卡洛(MC,monte carlo)方法模拟近红外光 子 在三维膝关节组织中的传输;在实验中,改变膝关节模型中软骨的 吸收系数和散 射系数,记录光子在膝关节表面的光强分布。结果表明,溢出膝关节表面的光子包括未碰撞 骨头组织直接 溢出的噪音光子和撞击骨头组织后溢出的有意义光子,吸收系数和散射系数的改变会导致膝 关节表面光强 分布发生变化,因此可通过膝关节表面光强分布变化判断膝关节的早期病变。     

一种硅微机械谐振器的单光源激振测振方法

提出一种用于硅微机械谐振传感器研究的单光源激振测振新方法,即微谐振器的激励及其谐振信号的测量使用同一光源。该方法采用全光纤斐索干涉仪结构,将干涉信号与光源强度变化信号进行运算后,通过选频技术解调出谐振器的振动信息,同时采用贝塞耳函数比值法扩大了振动幅度的测量范围,省去了一些难以获得准确数值的工作参数的计算。采用该方法实现了微悬臂梁结构形式的谐振器件的单光源激振与测振,获得了器件的谐振频率约为8.81kHz以及谐振状态下的振动幅度约为135nm。实验结果与采用其他双光源激振测振方法基本一致,新方法的可行性得到了验证。     

压缩光场同两个耦合原子的相互作用

光与物质相互作用的问题一直是人们注意的问题,处理这个问题时,在一定的条件下可把原子看成一个二能级系统,而光与二能级原子的相互作用的量子理论都是基于J-C模型.以前,由于压缩态光场未能实现,因此人们只注意相于光、混沌光等与物质的相互作用.自从Stoler在理论上提出压缩态光场的存在以及Bell实验室观察到压缩态以后,人们把注意力集中在压缩态光场与物质的相     

一种提高悬臂粱振动参数测量技术的研究

正弦相位调制干涉测量技术是一种高精度光学测量技术,可用于MEMS振动、振动分布、位移等物理量的测量。本文提出一种提高悬臂粱振动参数测量精度的方法,并分析了测量原理。该方法通过反馈控制回路消除了外界干扰和光强调制对测量精度的影响,并以纳米精度对悬臂粱的振动进行了检测,可得到悬臂粱在光激励下发生振动的相关振动特性参数。     

固有频率压电堆激励无损测量方法

提出一种利用压电堆激励测量结构固有频率的方法,该方法利用压电堆产生纳米级微小振动对结构进行扫频激励。与传统的采用振动台激励、锤击等固有频率测量方法相比,所提出的方法激振幅度小,对于阻尼小、品质因数高且达到共振频率时位移放大系数大的结构,也不会产生破坏。设计了品质因数很高的悬臂梁结构进行实验,为准确探测微小振动信号,采用电涡流传感器测量位移,并使用锁定放大器提高信噪比。仿真与实验数据表明,该方法准确有效,可实现对结构固有频率的无损测量。     

悬臂梁基底对压电俘能器输出响应的影响分析

悬臂梁的材料与结构对压电俘能器的输出响应具有重要影响。为了 研究在1.5~5.8 m/s低风速环境下不同基底材料对接触式压电俘能器的影响,该文选择聚氯乙烯（PVC）、304不锈钢、1060铝和H68黄铜材料为基底的柔性聚偏氟乙烯（PVDF）压电悬臂梁结构,并进行了对比实验与分析。结果表明,以304不锈钢为基底的悬臂梁结构输出功率最大。通过计算不同基底材料梁的结构参数发现,在低风速工况下,梁的结构刚度与减幅因数是影响压电俘能器输出性能的主要因素。同等工况下,梁的结构刚度越小,接触式压电俘能器的启动风速越低,风致振动的激振力频率越高;减幅因数越小,悬臂梁的输出功率越大。     

可调谐微腔发光二极管微光机电系统悬臂梁的特性

采用微机械表面加工技术,成功设计并研制出具有GaAs基微光机电系统(MOEMS)悬臂梁结构的可调谐微腔发光二极管。对其工作特性进行了分析,测量得到悬臂梁载荷-位移关系曲线,并对微光机电系统悬臂梁可调谐微腔发光二极管进行调谐光谱测量。实验结果表明,在直流电流40mA,调谐电压范围4～22V时,波长从974.5nm蓝移至956.9nm,室温下波长调谐最大达到17.6nm。在实验基础上,采用有限元方法对具有分布布拉格反射镜(DBR)结构的悬臂梁动力学特性进行了研究,模拟结果与实验结果吻合较好。当悬臂梁长度为400μm时,最大位移达到411nm,最大调谐电压达到24V。     

MEMS技术检测痕量爆炸物微粒的原理与实验方法研究

提出一种基于MEMS技术、利用爆炸物微粒本身特性来检测爆炸物的新型微梁式爆炸物探测器,这种探测器利用不同爆炸物具有不同的熔点及蒸发点,并且在熔解过程中吸收热量的原理,使落在悬臂梁上的痕量爆炸物微粒在蒸发时的热量变化可以通过梁的弯曲变形反映出来,其中复合双金属悬臂梁是利用MEMS工艺制造的;还介绍了探测器的结构设计、悬臂梁弯曲变形的理论计算及技术实现方案探讨等前沿探索性研究工作。     

基于靶式和悬臂梁的FBG流量/温度同时测量研究

提出一种基于靶式结构和悬臂梁结合的新型流量/温度同时测量的光纤Bragg光栅(FBG)传感器。当流体流过传感器,流速的变化引起圆形靶产生应变,应变传递到等强度悬臂梁1上,进而引起粘贴其上的FBG1波长发生改变,而粘贴在悬臂梁2上的FBG2波长不发生改变;流体温度发生变化会引起FBG1、FBG2波长同时发生改变,且波长改变相同;通过测量两光栅的波长,得到流体的流量和温度。在水和蓖麻油实验得到:传感器的流量测量范围分别是400～2200cm3/s和700～1800cm3/s,温度测量范围是0～100℃。     

A metal/Insulator/semiconductor (MIS) photocathode

A field-assisted photocathode based on the metal/alumina/ silicon (MAS) structure is described. Emission currents as large as 10 percent of the photoelectric current in the silicon have been demonstrated with spectral response only limited by the bandgap of the semiconductor. This suggests that MIS structures employing narrower band-gap semiconductors would be useful when response beyond 1 µm is desired. The MAS time response to a change in light is inversely proportional to the light level. Under illumination equivalent to moonlight (2 × 10¹¹absorbed photons/cm²/s) a time response of 4 s has been measured. In the simple planar structure described, charge spreading occurs in the inversion well. For imaging, a more complex structure is required.     

高超音速飞行器红外探测预警分析

当目标飞行速度高于5Ma时,其辐射峰值波长位于短波红外的工作范围,并且具有辐射功率大、随时间变化快等显著特征,最适于被短波红外传感器探测.短波红外探测器将大气粒子反射的目标的入射光子转换为电信号.通过监测电信号幅度的变化来判断有无强辐射源趋近,从而将预警时间提前.     

调幅光注入下半导体激光器光强调制特性的实验研究

在受注入光调制的半导体激光器 (LD)光强调制实验中 ,当LD的偏置电流置于某些值时 ,观察到其输出光强不随注入光强改变的实验现象。实验还观察到输出光强的幅度随偏置电流的增加而呈周期性变化。理论分析表明这是由于激活区内载流子消耗、带间载流子吸收综合作用的结果 ,而这些效应与腔内的模式选择、注入电流产生的热效应等过程有关。     

多线切割机悬臂系统仿真分析

设计了多线切割机的悬臂系统,主要包括电气箱、转接块、显示器、警示灯、方管、圆管组成。针对多线切割机在使用中存在的噪声偏大,高转速下的振动影响产品品质稳定问题,通过Cosmosworks分析软件,对多线切割机的主要部件——悬臂系统,进行了振动模态分析,并在此基础上进行了以提高基频为目标的结构优化设计。     

悬臂梁的受控源等效电路宏模型的建立及验证

针对能代表MEMS器件特征的悬臂梁结构 ,采用了SPICE中标准多项式受控源的形式建立悬臂梁的多模态小信号等效电路宏模型。在外力的作用下 ,用SPICE软件对此悬臂梁宏模型和外加电路进行了系统级的模拟 ,得到分布参数的力传感器的输出电压幅频特性曲线 ;最后采用COVENTORWARE软件进行了模型的各个模态的谐振频率和相关曲线的验证。