一种新型薄腔法-珀干涉测速系统研究

本文所关注的激光干涉测速技术主要用于测试在冲击波或爆轰波作用下各种材料样品的自由面速度随时间变化的过程,介绍了基于光学谐振腔的选频特性利用薄腔法-珀干涉仪直接测量高速飞片所引起的多普勒频移从而获得其速度信息的设想,并根据此设想构建薄腔法-珀干涉测速系统的技术路线。最后描述了利用该项测试技术实际测量金属箔电爆炸驱动的Kapton膜飞片速度的实验并对实验结果进行了分析。与其它激光测速装置相比,该干涉仪具有体积小、结构简单紧凑和成本低的特点。     

高速运动飞片的F-P干涉测量技术研究

为了测试在冲击波或爆轰波作用下各种材料样品的自由面速度随时间变化的过程,提出了一种利用法布里-珀罗(F-P)光学共振腔的选频特性进行多普勒频移绝对量的检测来连续测量飞片运动速度的方法,建立了一套基于此方法的测量装置,并利用金属箔电爆炸驱动聚酰亚胺薄膜飞片装置对所研制的F-P干涉测速仪进行了原理性实验验证。利用所研制的F-P干涉测速仪测量了飞片速度在60ns的时间内由静止加速到大于3km/s的速度的全过程,测量数据的不确定度小于5%。与其它激光测速装置相比,该干涉仪具有体积小、结构简单紧凑和成本低的特点,在爆轰物理与冲击波物理实验研究中具有较好的应用前景。     

同时线成像和分幅面成像任意反射面速度干涉仪测速技术

研制了一套线面同时成像任意反射面速度干涉仪(VISAR)用于激光驱动飞片速度场时空分辨测量。将传统VISAR改为成像干涉结构,用变像管扫描相机和高速光电分幅相机分别记录作为信号载体的梳状干涉条纹,实现靶面一条线上各点速度历史和多个时刻二维靶面上所有点速度的测量。所研制的线面同时成像VISAR具有小于10μm的空间分辨和约15m/s的速度分辨能力,线成像VISAR时间分辨小于50ps,面成像VISAR曝光时间小于5ns。用其测量了激光驱动带约束刀口铝膜飞片的速度场,给出了高时空分辨全场速度分布,从中可以清晰看出飞片的演化发展过程。实验结果表明,线面同时成像VISAR将是各种飞片产生技术及相应加载手段中全场速度诊断的有力工具。     

爆轰实验中接触测量与非接触测量的应用对比

以爆轰实验中常用的电探针测试系统和激光干涉测速系统为例,研究接触测量与非接触测量对爆轰实验测试结果的影响。在平面爆轰波驱动金属飞片实验中,利用电探针测试飞片到达固定位置处的时刻,同时利用VISAR测试飞片飞行速度历史,对两者的测试数据进行对比分析,结果表明:光杆探针与卷筒探针的第一台阶测试结果一致,卷筒探针的第二台阶由于飞溅物等原因,比光杆探针提前导通约0.1μs;3个层面的光杆探针测试结果与任意反射表面的速度干涉仪(VISAR)测试结果一致。分析认为,在爆轰实验中,由于被测物体处于高温高压状态,且运动速度很快,接触测量产生的测力也将随之加大,在固定点位置,接触测量将对飞片上此点的后期运动产生明显影响;对于被测飞片的整体运动,由于电探针尺寸重量等远小于飞片,接触测量在固定点造成的影响对整个飞片来讲可以忽略不计,因此得到与非接触测量一致的测试结果。     

光子多普勒测速仪的单探头多目标测速能力研究

随着相关研究的发展,在冲击波物理、爆轰物理、强激光、兵器等众多领域中,均提出了通过单个探头对小范围内的多个目标,如多个小飞片或粒子群,同时进行高精细度速度测量的要求,为满足该要求,论述了光子多普勒测速的工作原理和光路结构,分析了单探头多目标测速应用时的信号特征和数据处理方法,指出速度分辨率和空间分辨率是决定该性能的关键因素。根据理论分析结果,采用光通信行业中的常规器件,搭建了一台光子多普勒测速仪,并设计了爆轰实验装置,同时利用该装置进行了爆轰加载金属飞片的验证实验。实验结果表明,使用单个光子多普勒测速探头,对单个大尺寸铝飞片、多个小尺寸铝飞片、铅靶喷射粒子群等单个或多个运动目标均达到了较好的速度测量结果,获得了各目标的速度曲线以及多条速度曲线构成的速度带,测量最高速度达到2.5km/s,工作距离达到20mm。研究结果对于深入探索光子多普勒测速技术在单探头多目标测速中的应用有重要的参考意义。     

迈克尔逊干涉仪自动测量系统设计与实现

在迈克尔逊干涉仪测量氦氖激光波长实验中,若要提高干涉条纹亮度,需要降低环境光强;此外,从仪器动镜位置读数不够便捷,并且连续计数上百个干涉条纹个数容易导致眼疲劳,带入计数误差。为了解决这些问题,研制了迈克尔逊干涉仪自动测量系统,它实现了自动计数干涉条纹个数和自动计算动镜位移,并将计算结果动态显示在液晶屏上。     

用于瞬态高速飞片速度测量的光子多普勒测速系统

针对目前VISAR等测速仪在测量瞬态高速小飞片速度时调试复杂、测试成功率低等问题,基于光子多普勒效应和自混频原理,采用1 550 nm单模激光,成功研制了一套光子多普勒测速系统。使用该系统测量了不同激光能量密度下的复合飞片瞬时速度,结果显示:该系统测试成功率高,响应速度快,获得的速度曲线完整而清晰。与传统的VISAR和F-P干涉测速仪相比,具有操作简单、测试成功率高、便于携带等非常明显的优势。该系统适用于速度在几百米/s～几千米/s的微小飞片或者微区爆轰的速度测量,也可应用于常规爆炸流场的测试。     

光纤Michelson干涉仪干涉条纹对比度的研究

通过实验测定了光纤Michelson干涉仪输出的干涉信号,并由此计算了干涉条纹对比度.从条纹对比度的拟合曲线出发,分析了可能影响光纤干涉仪干涉信号对比度的主要因素,为实验中条纹对比度的进一步提高提供有益的参考.     

基于单幅干涉图的溶液浓度变化量测量

溶液浓度变化量的测量在材料、生物医学等领域具有重要的研究意义。为快速、非接触地测量溶液浓度的变化量,在马赫曾德干涉仪基础上构建测量光路,采用虚光栅莫尔条纹法处理含有浓度变化信息的单幅干涉图,借助对干涉图中溶液区域外部干涉条纹的分析,解决了常规虚光栅莫尔条纹法难以处理条纹密度分布不均匀的干涉图的问题。实验定量测得了NaCl溶液浓度变化量的分布情况。     

低膨胀固体材料线膨胀系数的干涉测量方法

固体材料的线膨胀系数在精密仪器产业及高精度实验领域是一个非常重要的物理量,要实现对线膨胀系数较低的固体材料进行测量,通常采用激光干涉的方法。采用光路补偿的方法,即激光干涉仪中两干涉臂同支架来测量低膨胀固体材料的线膨胀系数,不但能够抵消支架膨胀对材料受热伸长的影响,还有效地抵消了地面振动对干涉仪的影响,并能够对线膨胀系数在10-6/℃量级的材料的线膨胀系数进行测量。如果改进试验工艺,且采用条纹稳定技术,该方法可以用于更高量级的线膨胀系数的测量。     

玻璃板条激光器温升的测量—非均匀发热模型的验证

提出了用马赫-陈德尔干涉仪和端面干涉仪的组合测量板条激光器中工作物质温度分布的原理和方法,实验验证了激光介质内部非均匀发热的理论模型。     

基于SOA的两种干涉仪结构性能分析

对基于半导体光放大器的萨格奈克型(Sagnac)和马赫曾德型(MZ)两种干涉仪结构的性能进行了分析比较.首先讨论了干涉仪在对数据进行逻辑操作时出现的光能量泄漏问题,并给出了试验结果.随后对数据帧宽度、数据流占空比和光纤环长的关系进行了详细分析.     

高倍全息非线性位相差放大

本文把非线性全息干涉仪与多通全息干涉仪结合起来,在一个Mach-Zehnder干涉仪与Twyman-Green干涉仪的结合体中插入位相物体,进行位相差放大。与非线性位相差放大比较,可得到更高的放大倍数。最后给出了实验结果。     

全光纤全息技术的研究与实现

本文对全光纤全息系统的原理、器件选择和实现手段进行了研究,采用光纤迈克耳逊干涉仪稳相结构建立了可应用于多种全息结构的全光纤全息系统,拍摄出了具有较为清晰再现象的全息图。本文结果证实了光纤全息系统在把全息技术用于现场实用方面的巨大潜力,为全息技术的进一步研究奠定了基础。     

星间激光通信中的波前传感技术

星间激光通信系统要求发射的激光光束具有高度的平行性。光学衍射极限是光束在有限孔径下所能达到的最小发散度,此时波面具有大约0．3λ的波面相差。针对星间激光通信波面检测领域,较全面地总结了各类现有检测方法及特点,并给出了一种新颖的互补剪切干涉法的结构与应用实例,最后针对星间激光通信光束波面检测的可行性进行了比较。     

光学玻璃材料的破坏和折射率变化的测量研究

介绍了一套用Nomarski干涉仪测量、面阵CCD摄像、微机实时监控记录光学玻璃材料在激光作用下破坏的装置,并对试验室原有的Nomarski干涉仪进行了优化设计,提高了它的探测灵敏度,使整套设备更加小型化.     

时差定位原理及其应用

首先介绍干涉仪测向基本原理及其在宽带信号测向方面的局限,然后介绍TDOA定位原理以及关键技术,最后提出其在无线电监测方面的应用及其优点。在无线电通信领域中,通常采用“比幅法”和“比相法”2种方法,但“比幅法”存在更多问题,很少使用。近期流行“比相法”中的干涉仪体制,可获得较高的定位精度,但也存在一些问题,如:怎样工作在宽频带等。     

提高相位干涉仪测向精度与改善测角范围的探讨

简单介绍单基线相位干涉仪测向的基本原理，针对其测向范围与测向精度的矛盾，利用多基线相位干涉仪即可解决这一矛盾，既能增大测向范围，又可以达到高的测向精度，关键在于如何解相位模糊问题，文章给出一种解模糊的方法。     

激光剪切干涉技术用于焦距测量的研究

应用楔形平板剪切干涉技术,根据非定焦状态下干涉条纹的取向变化确定待测焦距,具有装置简单、测量方便、精度高等优点,并可用于不可见光区的测量。     

光反馈激光开关干涉仪

近年来,用光反馈实现半导体激光双稳态的研究十分活跃。在小型准各向同性(全内腔)He-Ne激光中,同样可以建立“双稳态”。这种“双稳态”的光反馈激光开关干涉仪可用来产生精密的位移位置信号。