激光在原子物理、固体物理研究中的一些应用

激光技术特别是可调谐激光和超短脉冲激光技术的发展使传统的光谱方法与技术发生了根本性的变革。激光极大地提高了吸收光谱、荧光光谱和散射光谱的灵敏度和应用范围。而激光产生的非线性光谱效应如饱和吸收,双光子和多光子跃迁、差频、和频、四波混频和受激光散射以及相干瞬变效应等为获得原子、分子和固体微观结构和变化的信息提供了新的有效的实验手段。强激光又是变革原子、分子和固体的重要手段如激光核聚变、激光产生等离子体等。本文举几个例子加以说明。     

III_A族元素镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)原子的激光增强电离(LEI)光谱及痕量元素的灵敏检测

激光增强电离(LEI)光谱方法是一种新的光电检测技术。由于它的检测限优于其它光谱测量技术,如原子发射光谱(AES)原子吸收光谱(AAS)、火焰发射光谱(FES)、激光感生荧光(LIF)光谱等。因此,是一     

色散补偿型光纤拉曼放大器的增益和噪声指数的实验研究

对S波段的色散补偿型分布式光纤拉曼放大器(FRA)进行了研制。本放大器中采用了先进的光纤拉曼激光器作为抽运源,并对5 km DCF-50 km G652光纤色散补偿型分布式FRA分别进行了前向抽运和后向抽运,测量了其前向和后向增益光谱和噪声谱,结果表明后向抽运方式在增益和噪声特性方面优于前向抽运方式。对色散补偿型分布式FRA在后向抽运方式下的增益和噪声指数随抽运功率的变化而变化的规律进行了实验研究,结果表明其增益随抽运功率的增大而增大,噪声指数随增益的增大而减小。为比较色散补偿型分布式FRA和分布式FRA在增益和噪声方面的性能,分别测量了上述两种光纤拉曼放大器在后向抽运方式下的增益谱和噪声指数谱,结果表明: 5 km DCF-50 km G652光纤制成的色散补偿型分布式FRA的增益和噪声特性,均优于由50km-G652光纤制成的分布式FRA。本文对实验结果进行了理论分析。     

用于S波段光纤拉曼放大器增益平坦的长周期光纤光栅设计

根据实际所测得的S波段光纤拉曼放大器的信号增益谱,通过对长周期光纤光栅具体参数的选定,由两个长周期光纤光栅级联滤波的组合,可以使增益图谱在50nm(1485～1535nm)带宽内,增益平坦度达到士0．6dB以内．由三个长周期光纤光栅级联滤波组合,可以使增益图谱在49nm(1490～1539nm)带宽内,增益平坦度达到0．5dB,55nm(1485～1540nm)带宽内,增益平坦度达到1dB．这对扩大长周期光纤光栅增益平坦滤波器的运用范围,扩大单泵浦S波段光纤拉曼放大器的有效增益带宽有着积极的意义．     

聚合物光纤光谱损耗特性的研究

截断法测量聚合物光纤 ( POF)的光谱特性是研究其损耗的一种有效方法 .用平面光栅单色仪对聚合物光纤聚甲基丙烯酸甲酯 ( PMMA)和聚苯乙烯 ( PS)的损耗光谱进行了测量 ,结果 PMMA芯 POF有三个传输窗口 ,分别为 5 2 0 nm,5 74nm,65 0 nm.在 5 2 0 nm,5 74nm处的损耗较小 ,且特性较为平坦 ,有很好的应用前景 . PS芯 POF窗口分别为 5 5 0 nm,5 80 nm,63 0 nm,670 nm,73 3 nm和 780 nm.在 5 5 0 nm,5 80 nm处同样有较好的应用前景     

分布光纤Raman光子传感器系统的优化设计

本文从新的解调方法、ＬＤ激光波长选择、光纤取样环修正方法出发,分析讨论了系统的优化设计。取得的主要实验结果如下：测温范围０￣１２０℃;测温不确定度±２℃;温度分辨率０．１℃;光纤绕组探头的空间分辨率〈５ｃｍ,在２ｋｍ光纤上可采样１０００个点。     

10 km LD分布式光纤温度传感器系统

创新地用光纤瑞利背向散射光时域反射（OTDR）曲线作为解调器来解调受温度调制的光纤拉曼背向散射光时域反射曲线,获得空间温度场分布的信息,在10km光纤上可得到5000个点的温度值。讨论了系统的工作原理、系统结构、系统LD激光器波长的选择、系统的测温精度、系统的空间分辨率和稳定性。     

LD分布式光纤拉曼高温（1000℃）测量网络

研究高温1000 ℃状态下,光纤拉曼效应随温度变化规律;研制适用于高温测量的分布式光纤拉曼温度传感器系统;解决耐高温的光缆;进行高温下系统的温度定标,研制适用于高温测量的温度信号处理软件.在国内外,分布光纤温度传感器系统的测温范围一般在0℃～120 ℃,用于煤矿直接生成煤气工程的测温范围一般在0℃～1000 ℃,因此要求系统能适应测量高温的要求、进行0℃～1000 ℃温度范围内标定而且光纤要耐高温,在高温下光纤的特性不变,此项研究在国内外文献资料中尚未见到报道.高温测量网络正应用于煤矿直接生成煤气工程,不仅能在线测量煤矿燃烧过程中煤层的温度分布状况,而且能获得煤层的燃烧方向和燃烧速度.(OE30)     

Raman散射型分布式光纤温度测量方法的研究

本文讨论了 Ram an散射型分布式光纤温度测量的原理和单通道、双通道工作模式的 4种解调方法 ;给出了系统的相对灵敏度 Sa、Ss、Sa/ s和 Sa/ R的表达式 ,在 0～ 12 0℃范围内 ,其理论值分别为 1.0 6 5%· K- 1 、0 .10 4%· K- 1 、0 .86 2 %· K- 1 和 1.0 6 5 %· K- 1 。由于系统波分复用器存在“串音”,因此实际系统的相对温度灵敏度低于理论计算值。     

宽测量范围的半导体激光测距仪

本文介绍了脉冲式半导体激光测距仪。测距仪采用自动噪声电平控制电路动态控制噪声脉冲的平均发生率 ,使系统获得稳定的平均噪声脉冲发生率 ;信号、噪声自动识别技术将淹没在噪声中的信号提取出来。由于使用了上述技术 ,测距仪的探测灵敏度得到了提高。测距仪最远的探测距离可超过 1km,在 3 m～ 1km的范围内测量精度为± 2 5 cm。