光纤通信网中波长选择开关的时频传递性能

为了适应高精度光纤时频传递与光纤通信网融合的发展趋势,对光纤通信网中常用的波长选择开关(WSS)的时频传递性能进行了研究。基于波分复用、单纤双向还回和光学真时延补偿的方案搭建了一套高精度光纤时频传递系统,研究了WSS的输出端口、输出损耗和输入光信号的偏振态变化对时频传递性能的影响,并在此基础上研究了含WSS的时频传递系统的开闭环特性以及闭环情况下WSS的动态切换对时频传递系统的影响。实验结果表明,WSS的引入对光纤时频传递性能的影响是可以控制的,证实了在含WSS的商用光纤通信网中进行高精度时频传递是可行的。     

接收数值孔径和粗糙目标尺寸对稀疏限制的鬼成像影响研究

设计一种针对粗糙表面目标的基于稀疏限制的鬼成像(GISC)实验装置,研究并分析接收系统的数值孔径与粗糙目标尺寸对GISC成像性能的影响。结果表明,粗糙目标的GISC成像质量与接收系统的数值孔径和目标尺寸均呈正相关。本研究可以为GISC装置中接收系统的光路设计提供重要参考。     

多层介质膜脉宽压缩光栅清洗方法研究

采用SPM (Sulfuric-Peroxide Mixtures, 98wt%H₂SO₄+30wt%H₂O₂)+兆声(方法1)和氧等离子体+HPM (Hydrochloric/Peroxide Mixture, 37wt%HCl+30wt%H₂O₂+DIH₂O)+兆声(方法2)两种清洗方法对多层介质膜脉宽压缩光栅进行清洗, 并对清洗前后样品的表面元素含量、衍射效率、表面粗糙度、表面温升以及激光损伤阈值等参数进行测量以评估两种清洗方法清洗效果。在入射角70°, 脉宽12 ns, s偏振, 波长1064 nm的激光辐照下, 经过清洗方法1清洗后的光栅样品单脉冲激光损伤阈值为7.55 J/cm ², 而方法2清洗后的样品损伤阈值为5.32 J/cm ²。另外, 虽然经过方法2清洗后样品表面杂质含量更低, 但是在衍射效率、表面粗糙度和表面温升都劣于经方法1清洗后的样品, 进一步分析发现方法2中氧等离子体清洗过程引入的Fe元素影响了其样品损伤性能和温升性能。因此, SPM清洗方法可以作为多层介质膜脉宽压缩光栅提升抗激光损伤性能的优化清洗方案。     

用于低损耗特种玻璃熔炼的高纯致密锆英石的研制

以纯度大于99.9%(质量分数)的高纯ZrO₂和SiO₂为原料,少量TiO₂为添加剂,采用高温固相法合成高纯锆英石(ZrSiO₄)粉料。研究温度和反应时间对高纯锆英石合成效率的影响,发现粒度小于50 μm的原料粉末经1 500 ℃反应48 h后,ZrSiO₄相的含量可以达到95.77%(质量分数)。将合成的高纯锆英石粉料球磨并冷等静压成型后,在1 550 ℃高温烧结成高纯致密锆英石砖。高纯致密锆英石中杂质Fe的含量仅为29 μg/g,Cu的含量小于1 μg/g,是普通商用致密锆英石的1/10;对磷酸盐玻璃静态光吸收损耗的影响仅为普通致密锆英石材料的1/3。将这种高纯致密锆英石材料用于激光玻璃窑炉,有助于降低玻璃对1 053 nm激光的损耗,提升激光玻璃的激光性能。     

基于布里渊散射的海水参数测量反演算法研究

海洋温度和盐度是重要的海洋环境参数，对了解海洋性质、生物多样性具有重要作用。本文基于碘分子吸收池的边缘探测技术，将携带有温度信息的布里渊散射光分为三束，这三束光分别通过三个压强不同的碘分子吸收池，形成三个探测通道，得到两个信号的强度比值信息；之后利用迭代算法即可同时反演出被测区域的温度和盐度信息。采用探测器输出信号强度比值的形式能有效抑制激光器光强抖动带来的影响。为将测温误差控制在0.2 K以内，所提算法对探测器输出强度比值的随机抖动程度为1.3‰。本技术路线具有不受入射角影响、测量速度快、无需事先知晓盐度信息等优势，有望应用于机载、星载等移动平台上。     

Yb∶LuScO_3晶体的超精密光学加工及其激光性能

Yb∶LuScO_3晶体作为固体激光器的新型增益介质,其面形和表面质量严重影响激光器的光束质量,因此探索Yb∶LuScO_3晶体的超精度光学加工工艺参数具有重要意义。本文系统开展了Yb∶LuScO_3晶体超精密光学加工的工艺参数研究,针对Yb∶LuScO_3晶体在加工过程中容易破裂和表面质量较差的问题,提出了拼接上盘和树脂铜盘抛光垫的关键技术。首先,使用COMSOL Multiphysics有限元软件对拼接工艺中选取的不同保护垫料的应力进行仿真。接着,研磨阶段逐步减小B_4C磨料的粒径。然后,粗糙阶段使用树脂铜盘作为抛光垫,并对树脂铜盘抛光垫的作用进行了分析。最后,使用激光二极管泵浦加工好的样品进行激光输出实验。实验结果表明:基于该技术加工后的晶体表面粗糙度RMS=0.296 nm,面形精度PV=53 nm。在1 086 nm处获得了8.3 W的连续激光输出,斜效率为58%。该加工方法可以广泛应用于Yb∶LuScO_3晶体的高精度加工。     

梦之线光栅单色器温度起伏对能量漂移的影响

为了确保光栅单色器温度起伏引起的能量漂移不影响光束线的表观能量分辨率,建立了单色器高精度的恒温环境。结合上海光源梦之线设计,根据光栅衍射方程推导出单色器温差与能量漂移之间的关系;据此设计了沿光束方向温度起伏较小的单色器恒温环境,测试了温度控制系统不同条件下的长期温度稳定性,并通过长时间多次测量氮气K边吸收谱的方法,得到了相应的能量漂移。结果显示:温度控制系统未启动的情况下,棚屋内最大温度变化约为0.62K,测得的能量漂移约为49 meV;温度控制系统使用独立冷水机时,最大温度变化约为0.20 K,相应的能量漂移约为17meV。实验表明,建立的单色器恒温环境满足设计要求,使得单色器温差引起的能量漂移对梦之线表观能量分辨率的影响得到有效控制。     

GH3539合金激光焊接接头组织及性能的研究

高温熔盐反应堆（MSR）利用熔融盐作为传热介质,其结构材料需要面对高温、熔盐腐蚀和中子辐照等极端环境,因此对于结构材料的性能要求极为严苛。GH3539合金作为新一代候选结构材料,在极端环境下具有显著的高温机械性能,为推动该合金的焊接应用,采用激光焊接技术对GH3539合金进行焊接,研究了合金激光焊接接头的显微组织、凝固模式及接头力学性能响应。结果表明：GH3539合金激光焊接接头具有较大的深宽比,焊接接头分为母材区、热影响区和熔合区三部分。母材区为奥氏体组织,基体中存在大量的富W碳化物以及少量的富Ti析出相。焊接接头未发现明显的焊接热影响区。熔合区中靠近熔合线的组织类型为平面晶组织,平面晶组织迅速转变为垂直于熔合线方向生长的柱状晶,且具有明显的方向性,柱状晶前沿在焊缝中线处接触,导致部分组织在焊缝中线处不规则,同时在焊缝中心处发现部分等轴晶。力学性能结果显示,熔合区硬度均值为273 HV,硬度值明显高于焊接接头的其他部分,接头中未见明显软化区域。在高温800℃时,焊接拉伸试样断裂发生在母材区域,断裂模式为明显的晶间断裂,屈服强度和最大抗拉强度分别为212.6 MPa和295.2 MPa...