A/C轴双摆角铣头定位精度与重复定位精度检测

A/C轴双摆角铣头的定位精度与重复定位精度是影响数控铣床加工精度的重要因素。对铣头的定位误差进行了详细分析;介绍了利用激光干涉仪对其定位误差与重复定位误差进行测量的方法,设计了其主要部件A轴与C轴的定位误差与重复定位误差的检测方案。通过测量得到有关实验数据,对实验数据进行整理分析,得出实际定位误差与重复定位误差,与预先的精度设计指标相比较,满足实际加工精度要求和设计要求。     

高级引力波探测器的机遇和挑战

激光干涉仪引力波观测器已经完成建设,该观测器称为高级LIGO或aLIGO,与2002—2010年间使用的引力波搜寻设备相比,预期灵敏度可以提高一个数量级。目前aLIGO的调试正在试运行。为了达到提升灵敏度的要求,探测器中的所有元件需要提升水平。在此将讨论光电调制器和法拉第隔离器在平均功率百万瓦级分离高质量光束能力的发展,并详述它们在aLIGO输入光学系统中的作用。     

用于柱面镜面形检测的CGH的设计与误差分析

现代X射线掠入射成像式望远镜是由大量的圆柱面超薄玻璃镜面经压制成圆锥面组成的准Wolter-I型望远镜。为了完成超薄玻璃圆柱面的检测,设计了适用于干涉检测的计算全息图(CGH)。结合CGH的设计制作过程,分析了CGH的基底面形误差、刻蚀占空比误差、刻蚀位置误差、刻蚀深度等误差,并对占空比、刻蚀深度的参数做了具体的分析,通过对制作误差的分析选择了制作参数。采用设计制作的CGH和ZYGO干涉仪实现了X射线望远镜用柱面镜的检测,检测结果达到了柱面镜的使用要求。     

22 μm波段多波长可调谐光纤激光器研究

设计了一种基于马赫-曾德(M-Z)光纤干涉滤波器的可调谐多波长掺铥环形光纤激光器,M-Z光纤滤波器由两个3 d B耦合器级联构成,通过光纤耦合器接入环形腔中,并利用Sagnac光纤反射镜实现反射式滤波。实验利用一个发射功率为250 m W的1573 nm光纤激光器作为泵浦源,通过一个1570/2000 nm波分复用器(WDM)注入一段4 m长单模掺铥光纤(TDF)中获得2μm波段光增益。环形腔内加入偏振控制器(PC)调节腔内损耗,实现了2μm波段可调谐多波长输出,观测到最多3个波长激光。     

一种新型的用于红外灵敏探测的低背景光谱仪

提出了一种新型的基于反射光栅干涉仪的低背景光谱仪,当使用工作在背景限制条件下的探测器时,降低背景噪声,有利于提高光谱仪系统的探测率,进而可提高光谱仪的信噪比.由于理想反射镜发射率为零,故其干涉仪组件无黑体辐射.因此,基于低温光源、低温探测器和光栅干涉仪的光谱仪,其探测到的背景辐射大幅降低.进而得到低背景下的探测率实现灵敏探测.理论分析表明随背景辐射的降低,背景限制条件下探测器的探测率可大幅提高.理想情况下,对工作在背景限制下的碲镉汞探测器,当由300 K的背景辐射降至77 K时,其探测率和相应光谱仪的信噪比可提高三个数量级.另外,与之前报导的低温迈克尔逊光谱仪相比,它结构紧凑且无需对干涉仪降温,易于搭建.该设计对红外灵敏探测有重要意义.     

聚合物波导马赫-曾德折射率传感器的设计和制备

以聚合物ZPU44和ZPU46作为波导包层和芯层材料,设计并制备了基于Mach-Zehnder干涉仪(MZI)的集成折射率传感器。设计并优化了波导截面参数、弯曲半径和传感窗长度等结构参数,分析了其折射率传感特性,进而采用光刻、反应离子刻蚀(RIE)等传统的微加工工艺制备了聚合物MZI折射率传感芯片。测试结果表明,制备的聚合物MZI传感器在1.33~1.44的折射率变化范围内具有较好的线性度,折射率灵敏度约为88dBm/RIU,与设计基本符合。本文的聚合物折射率传感器传感窗长度小,容易实现阵列化,在生化传感领域有很好的应用前景。     

基于”8”字形光纤谐振环全光纤MZI型梳状滤波器的设计与实验研究

为改善常规全光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型 滤波器的输出特性,提出了由2个2×2光纤耦合 器和1个”8”字形光纤谐振环级联组成全光纤MZI型梳状滤波器的设计方案。根据基本结构 ,应用光纤 传输理论和矩阵理论,得到滤波器输出谱的表达式,对其特性进行数值模拟分析,结果表明 :当耦合器分光 比取一些定值时,可得到输出波形通带平坦、形态近似于方波的梳状谱图,其25dB截止带带宽和0.5dB通 透带带宽明显改善,其值分别为26.2GHz和38.4GHz;器件具有一定的抗偏差能力 降低了制作难度,传输损耗对滤波器消光特性的影响较小。实验结果与理论分析相吻合。     

有机聚合物1×32波导热光开关阵列

研制出紧凑型树状分支结构马赫-曾德尔干涉(MZ I)型有机聚合物1×2热光开关以及1×32集成波导热 光开关阵列。利用旋转涂覆法、紫外固化工艺、接触曝光、反应离子刻蚀(RIE)、真空镀膜 、切割和抛光等传统 微加工工艺,成功完成了器件制备。通过优化刻蚀工艺,有效减小了刻蚀后波导的表面与侧 壁粗糙度。通过在 波导和金属掩膜层之间添加聚合物隔离层,进一步减小了波导的传输损耗。实验结果显示, 制备的1×2热 光开关插损仅为2.84dB,串扰为－31.13dB ,光开关的电功耗为4.1mW;制备的1×32波 导热光开关阵列插 损为11.8dB, 串扰为－25.3dB,电功耗小于5mW, 器件开关时间 为1.15ms。测试结果与数值模拟结果 吻合很好,研制的光开关有望应用于光交换器(OXC)、 光分插复用器(OADM)以及光 控相控阵天线的波束扫描控制系统中。     

基于双耦合器的全光纤不等带宽波长交错滤波器的设计

为提高波长交错滤波器(interleaver)带宽的利用 率,提出了基于一字型3×3和2×2光纤耦合器组成 全光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型不等带宽波长交错滤波器(interleaver)的设计方案。运 用光纤传输理论 和矩阵理论,得到滤波器输出谱的表达式;依据傅里叶级数的理论,优化选择器件的结构参 数;数值 模拟分析了器件的输出特性。结果表明:两个耦合器的耦合系数和光纤干涉臂长差取一些定 值时,器 件主要的两路输出带宽不等,它们的3dB带宽分别为31.5和 65.6GHz,满足不同传输速率10和40Gbit/s对带宽的要求,较等带宽interle aver有更高的利用率;通过分析器件结构参数对输出谱的影 响,发现器件具有一定的抗偏差能力;与普通的级联MZI型interleaver相比,新型器件的优 点是耦合 器少,在实际制作时可准确控制和检测耦合器的分光比,从而降低了制作难度。实验结果与 理论分析相吻合。     

基于Michelson 干涉仪的光纤分布式扰动传感器

提出并研究了基于Michelson 干涉仪的应用于检测时变扰动的光纤分布式传感器。所提出的光纤传感器由两个Michelson 干涉仪和一个光纤延迟环组成。扰动作用在传感光纤上,引起传输光波相位的调制作用,可以通过该传感器进行检测并得到扰动的位置信息。通过光电探测器对干涉信号进行接收。对接收到的信号进行隔直,并通过求取峰峰值的方法对隔直后的信号进行预处理。通过希尔伯特变换、相位去包裹和三角函数运算可以提取出预处理信号中包含的相位信息。最后,通过频谱分析和相应的数学运算可以实现扰动的定位。在20 km 的监测距离内通过实验验证了传感器的可行性。所提出的光纤传感器具有实时性好、抗偏振性、低成本的独特优势。