基于迈克尔逊干涉仪的波长自动测量装置的设计及演示

用迈克尔逊干涉仪、光敏电阻、角位移传感器、电动机、单片机和计算机组装了一套光波长自动测量装置.该装置不仅能够自动、精确地测量激光波长,还可以演示测量结果随测量环数的增加而趋于正态分布的规律.     

基于全光纤Mach-Zehnder干涉的应变传感测量

研究了全光纤Mach-Zehnder干涉实验系统,并将其用于微应变的测量.介绍了全光纤M-Z干涉仪测应变系统的基本结构和原理,讨论了应变量的计算方法.通过实验,测量了不同应变情况下的几组信号,并对数据分析处理,解调出包含在干涉信号中的应变信息.实验装置简单,易操作.实验结果表明,全光纤Mach-Zehnder干涉仪与电传感器实验仪相比较,具有更高的频率响应和测量灵敏度.     

毫秒脉冲激光诱导金属铝等离子体膨胀研究

基于马赫泽德光学干涉法对毫秒脉冲激光诱导铝等离子体膨胀过程进行了研究。利用高速相机获得了铝等离子体膨胀图像,给出了等离子体膨胀距离和膨胀速度随时间以及激光能量的演化曲线。实验结果表明,毫秒脉冲激光诱导铝等离子体膨胀过程伴随着较强材料溅射,激光脉冲能量对等离子体膨胀速度时间演化曲线有一定的影响。在80J激光能量作用下诱导的铝等离子体膨胀速度为141.2m/s,产生了激光支持燃烧波。     

基于迈克尔逊干涉仪的SPR传感器的研究

研究了一种基于迈克尔逊干涉仪干涉成像的新型表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感器,介绍了系统的构建方法和工作原理。系统以溴钨灯为迈克尔逊干涉仪的光源产生干涉图像,采用Kreschmann棱镜耦合结构激励SPR,由CCD摄像机采集传感芯片干涉图,对干涉图进行信息提取和傅里叶变换得到光谱图,再对光谱图进行分析处理得到SPR曲线。在系统中引入了辅助定标光路,即以一已知波长的单色光(氦氖激光器)作为标尺确定光强随光程差变化的干涉图函数中采样点的选取,降低了使用迈克尔逊干涉仪过程中的转动和传动机械误差。实验结果表明,该传感系统具有成本低、结构简单、操作方便、多通道检测等优点。     

星载测向定位滤波算法研究

为了有效改善运动状态中辐射源测向定位精度,并进行实时定位,根据星载正交干涉仪测向和定位技术原理,对星载测向过程中存在的系统指向误差进行了数学建模。引入了扩展卡尔曼滤波技术,通过最优估计值为标称值对测向系统非线性模型的线性化处理,采用状态空间递推方法来进行实时估计,从而对测向随机过程进行实时最小方差估计;建立了地理位置推算的扩展卡尔曼滤波具体实现算法。仿真给出了一组典型的系统误差和位置误差滤波推算结果曲线,表明提出的扩展卡尔曼滤波模型和算法的正确性,达到了可纠正系统误差,改善辐射源地理位置估计值的效果。     

基于M-Z干涉仪的光纤电流传感器应用研究

介绍了M-Z(Mach-Zehnder)干涉仪原理,分析了磁致伸缩材料的性质,提出了在正方形磁致伸缩材料上粘贴光纤的正交结构,构成了双臂对称型的M-Z干涉仪,使基于磁致伸缩材料的光纤电流传感器得到了温度补偿,消除了磁致伸缩材料热膨胀带来的测量影响.传感头在环境温度为5～65℃时,测量误差为0.8%,表明了该结构能达到温度补偿的效果.     

三维物体表面形状检测技术的深入研究

本文对三维检测技术做了简要的介绍,给出了迈克耳逊干涉仪、电子散斑干涉法（ESPI/DSPI）、三角检测法的检测原理,同时对三维轮廓检测技术做了深入的研究。     

基于新型掺钪氮化铝的级联马赫-曾德尔结构(解)复用器

在新型掺钪(Sc)氮化铝(Al1-xScxN)集成光学平台上设计了插入损耗低、传输通道谱线平坦的O波段四通道波分(解)复用器,并提出了优化方法。所设计的器件结构基于级联马赫-曾德尔干涉仪(MZI)滤波器,结合弯曲波导结构的定向耦合器改善波长敏感度。针对粗波分复用(CWDM)应用的特性,文章使用粒子群算法(PSO)提升器件性能优化的效率,通过调整器件结构的设计参数对四路通道的传输谱线质量进行优化。针对0%,9%,23%的掺Sc浓度,设计的解复用器表现出宽达约15.6nm的1-dB带宽和小于0.1dB的插入损耗,传输谱线呈“盒状”响应,各通道间串扰均优于-30.6dB。     

直接测风激光雷达频率跟踪技术及对流层平流层大气风场观测

为了实现高精度连续探测对流层和平流层大气风场,搭建了一台直接测风激光雷达系统对对流层和平流层大气风场进行探测。该系统基于双边缘法布里-珀罗标准具的瑞利散射多普勒测风原理,使用转台式探测结构,通过频率跟踪的手段对频率漂移进行跟踪,确保测风的精度。实验结果表明,该系统对对流层和平流层大气风场探测效果良好,频率跟踪的范围为±50 MHz,可以大大减小频率漂移带来的风速误差。经过系统的稳定运行和长时间的观测,在40 km处测得的径向风速随机误差为8 m/s。径向风速合成为水平风速后,随机误差在38 km处最大为10 m/s左右。该系统白天探测高度为25 km,夜晚探测高度为38 km。与探空数据对比,风速误差均小于10 m/s,其中风速误差在±5 m/s的范围内的数据量约占75.8%,探测的风向误差与探空气球的趋势基本一致,误差范围在10°～20°之间,在15°范围内的数据量约占58.6%。将实测数据与探空数据进行统计分析,结果具有良好的一致性。该系统可以为对流层和平流层大气风场的探测提供数据支撑。