基于渐开线原理的快速光学延迟线装置

为了提高光学延迟线装置的性能,基于渐开线原理设计了快速光学延迟线(FODL)装置。分析了渐开线的基本原理并建立了数学模型,推导了光学延迟线装置的延迟距离公式。对光束通过延迟线装置后的光斑畸变进行了理论与实验分析。最后,搭建迈克尔逊干涉系统,对延迟线装置的延迟线性度、延迟平稳性、延迟距离和扫描频率进行了实验验证。结果表明:对于快速光学延迟线装置,入射光斑的半径越小,旋转平面反射镜的旋转角度间隔越小,出射光束的光斑畸变越小。该装置的延迟距离为40.036mm,延迟时间为133.453ps,线性度误差为0.419%,平稳性误差为0.806%,扫描频率为20Hz。与常用光学延迟线装置相比,该装置能够提供较大的延迟距离和较高的扫描频率,同时具有线性度好、平稳性好等优点,满足快速光学延迟线的使用要求。     

恒星光干涉仪中光学延迟线的结构设计

下一代长基线恒星光干涉仪要求光学延迟线在快速移动时,保持光程差在纳米级.在恒星移动,大气扰动和机械振动的情况下,恒星光干涉仪的光学延迟线要求实时补偿从观测星到光束合成器的光程差.为此提出光学延迟线的一些改进方案.     

基于时域结构的光学相干层析系统的调试

基于时域结构的光学相干层析系统由于光线多次通过,按照光路可逆原理调整会很困难.在理论分析和多次实验基础上,现总结出一套快速调试方法,大大缩短光路调试时间.详细分步骤描述了纵向傅里叶快速扫描光学延迟线和横向扫描部分的调试方法,给出快速寻找干涉系统光程匹配点的调试方法.利用构建好的光学相干层析系统进行层析成像实验调试,纵向...     

太赫兹频段硅的光学特性研究

硅是常用的半导体材料,它作为信息时代的基石,一直都在材料领域占有很重要的地位.总结了硅在太赫兹频段的光学特性,得到了一些可靠的光学参数,为进一步研究基于硅衬底的THz光子器件奠定了基础.同时,本文还对硅在THz频段的应用前景进行了展望.     

基于MOEMS的光学校正

研究了基于自适应光学的气动光学效应波前校正的方法;在现有自适应光学理论的基础上,构建了基于MOEMS的气动光学效应波前校正的关键技术;从理论层面上解释了该方法在高速制导系统中的可行性.     

基于自适应卡尔曼滤波的光学监控信号处理

针对光学监控系统(OM S)实际工作环境的复杂性,导致监控信号中存在不稳定量测噪声,采用基于遗忘因子的自适应卡尔曼滤波(AKF)对光学膜厚监控信号进行去噪处理。建立了针对非线性OM S的AKF模型,仿真分析中针对存在突变信噪比(SNR)的输入信号设置相应AKF初始参数使滤波性能达到最优。结果表明自AKF输出监控信号精度明显优于常规卡尔曼滤波;同时利用AKF输出监控信号判读反射率极值点对应膜厚,最终理论膜厚监控误差<2nm。     

振动对光学成像系统传递函数影响的分析

摘要：机载或车载成像系统的工作环境复杂,存在大带宽,频率密集的振动,光学成像系统的性能经常受到这些机械振动的限制。 文章从光学成像系统物像相对振动的形式入手,基于刀口理论（线扩展函数）,用光学调制传递函数（MTF）作为评价函数,对各种振动形式对图像分辨率的影响进行量化分析,并分析了各种参数对调制传递函数的影响,为光学机械的强度、刚度、和精度设计提供理论基础。结合工程实际,提出减小振动对成像质量影响的具体措施。     

散射式太赫兹扫描近场光学显微技术研究

基于散射式近场探测原理,设计并搭建了散射式太赫兹扫描近场光学显微系统(THz s-SNOM),实现了纳米量级空间分辨率的太赫兹近场显微成像测量。该系统以输出频率范围为0.1~0.3THz的太赫兹倍频模块为发射源,通过纳米探针的针尖产生纳米光源与样品相互作用,并将样品表面的倏逝波转化为可在远场测量的辐射波。通过探针逐点扫描样品表面,同时获得了样品表面的形貌图和太赫兹近场显微图。该系统的显微分辨率取决于探针针尖的曲率半径,而与太赫兹波的波长无关。使用该系统测量了金薄膜/硅衬底样品和石墨烯样品的近场显微图,结果表明,近场显微的空间分辨率优于60nm,波长与空间分辨率之比高达λ/26000。     

基于太赫兹技术的格列美脲粉尘检测研究

制药车间的药物粉尘成为当前一种新的污染源,其对从业人员的健康有着很大的危害。选用糖尿病药物格列美脲作为研究对象,通过太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对其纯品制成的压片进行吸收光谱测量,测量结果显示,该药物在0.1～2 THz波段有多个明显的特征吸收峰。将格列美脲生成气溶胶以模拟车间环境,为了减少水汽的影响,通过微孔滤膜干燥法和Nafion膜干燥法分别对其进行干燥处理。结果表明,与纯品压片的吸收光谱相比,两种方法都能很好地识别被测物大多数的特征吸收峰,给制药车间的药物粉尘检测提供了很好的实验参考。     

直线电机驱动的游艺滑车系统

本文介绍了一种新型游艺滑车驱动系统,该系统采用直线感应电机直接驱动,采用可编程逻辑控制器控制,易于实现高速运行,且结构简单,维护方便,具有实际的应用价值。     

群相可控光学延迟线色散特性分析

分析了光学相干层析(OCT)成像系统的色散特性。分析表明,系统色散与振镜离焦量成正比关系,且在一倍焦距以内为负色散,在一倍焦距以外为正色散。设计了纵向分辨率为8 μm的OCT系统,测得振镜位于傅里叶透镜焦点外0.5 mm处时,系统产生的色散值约为77 fs²,实验结果与理论相符合。     

半导体环形光延时线的非线性传输特性研究

长链的串联谐振腔结构可构成慢光传输的光延时线色散补偿器件,能有效补偿光纤传输的色散,补偿光纤长距离传输造成的脉冲失真。从非线性薛定谔方程的数值解法出发,详细分析了长链微环谐振器的周期性波导结构的各种非线性效应。分析并得到了几个关键系数(二阶色散,三阶色散,非线性系数)对长链微环结构的影响,做出了工作模式分区图以及在不同光学参数下的长链微环谐振结构的传输特性。该分析方法对于半导体环形光延时线的结构设计以及性能优化具有一定的指导作用。     

精密光纤延迟线的设计及实验验证

为了解决光纤延迟线研制中高延迟精度和低插入损耗相互矛盾的问题,提高延迟线制作的工程可行性,提出了由基于光纤组合透镜准直器,角锥棱镜反射镜的光学结构和滚珠丝杠等机械结构组成的延迟线系统模型。介绍了光纤延迟线的构成和基本原理;根据项目研制的具体要求,重点设计了波长在1 550nm的关键器件——光纤准直器和角锥棱镜;然后,进行了光学辅助机械结构的设计和组装;最后,采用光纤激光器完成了光学校准和数据测试。实验结果表明:该延迟线在延迟距离为1~9.6cm时,耦合效率均在80.6%以上,并且时延的重复性很好,精度较高,可以满足雷达、通讯、电子对抗等各种不同电子系统的需求。     

基于圆环磁体阵列的线型零磁场系统研究

磁性粒子成像是一种新型示踪剂成像技术,该技术利用磁性粒子在零磁场中的非线性磁化特性对被测物进行成像,其中零磁场的精细度决定其空间分辨率,而零磁场的精细度由空间磁场梯度决定。为了提高空间分辨率,设计了能产生大磁场梯度的静磁场结构,将其与驱动结构组合成线型零磁场系统。首先设计了基于圆环磁体阵列的静磁场结构,利用大梯度的静磁场构造精细线型零磁场;其次设计了基于亥姆霍兹线圈的驱动结构及其驱动方式,确定线型零磁场扫描范围与驱动电流之间的关系;最后计算线型零磁场系统的空间分辨率,研究磁场梯度、粒子粒径与空间分辨率之间的规律性。实验结果表明:基于圆环磁体阵列的静磁场结构产生的磁场梯度为4.804 T/m,当使用30 nm磁性粒子作为示踪剂时,系统的空间分辨率为0.540 mm,此时线型零磁场能在30 mm的范围内对被测物进行平移扫描。证明了基于圆环磁体阵列的线型零磁场系统用于提高磁性粒子成像分辨率的可行性。     

基于双通道M-Z干涉仪的FBG光开关研究

为降低电光开光的插入损耗并提高性能,提出了一种基于双通道可调谐马赫-曾德(M-Z)干涉仪制作的光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)光开关,通过改变干涉仪中的可调电动光纤延迟线的延迟时间,实现滤波谱周期的可调谐。通过改变干涉仪其中一臂的延迟时间设定,该光开关能够实现对设定波长光波的开关功能。对光纤M-Z干涉滤波原理进行了理论分析,使用C波段宽带放大自发辐射光源对双通道可调M-Z干涉仪的性能进行了测试。结果表明,其可实现大范围及高精度的滤波调节功能。对基于双通道可调谐马赫-曾德干涉仪制作的FBG光开关,通过FBG开关性能检测系统实验,得到该光开关在波长为1 550nm处的输出光谱,光开关的消光比达到25dB。结果表明,该光开关能够实现大范围高精度滤波功能,具有高消光比、结构简单和易于调节等优点。     

中阶梯光栅光谱仪光学系统的安装及检测

本文详细介绍了中阶梯光栅光谱仪光学系统的安装及检测方法。通过对光学系统中狭缝、准直镜、棱镜、中阶梯光栅及聚焦镜的准确安装,使之达到设计精度要求。在光学元件的安装过程中介绍了中阶梯光栅光谱仪所特有的安装方法,及保证精度的手段,最后对光学系统的分辨率进行了检测,以瑞利判据为基础推导出分辨率的计算公式,并经实际测量得出了中阶梯光栅光谱仪的分辨率。从结果上看该中阶梯光栅光谱仪的分辨率达到10000,已经达到了设计要求,同时证明了所使用的安装方法的正确性。     

基于PPP-BOTDA分布式光纤传感技术的管道健康监测应用研究

基于布里渊光时域分析(BOTDA)的分布式光纤传感技术已经逐渐广泛应用在各种民用、公用设备的应变与温度监测中.尤其是近年来兴起的一种新型传感技术:脉冲预泵浦布里渊光时域分析(PPP-BOTDA),通过引入预泵浦脉冲,获得了厘米级的空间分辨力.介绍了PPP-BOTDA技术的工作原理,阐述并探索研究了该新兴技术具有的优势与...     

全光受控时延系统的自发辐射噪声研究

介绍了全光受控时延系统的结构原理,研究系统中存在的自发辐射噪声。光脉冲信号进入系统后被掺铒光波导放大,与此同时,自发辐射光也被放大,成为噪声。在全光系统中输入不同功率的信号光,测量输出光的功率和损耗,得到自发辐射的噪声系数。自发辐射噪声是全光受控时延系统中存在的一种重要噪声。通过测量自发辐射噪声系数,可以反映全光受控时延系统的噪声品质。