基于声光偏频法的激光频率无调制锁定

为了进一步提高1.5 μm波段激光器的频率稳定性,利用声光调制器(AOM)的频移特性使激光发生频移,将乙炔(~(12)C_2H_2)v_1+v_3带的P9支吸收峰作为参考频率,通过两条频移的吸收谱线产生类色散鉴频曲线,实现对外腔半导体激光器的无调制频率锁定.实验中把以前直接对激光器的调制转移到声光调制器上,避免了直接调制所引入的额外噪声,通过闭环锁定,50 s内典型的频率起伏达到5.8 MHz以内,激光器的频率起伏较自由运转时明显得到抑制,实现了激光频率的稳定.     

基于光学锁相环的高稳定度激光稳频方法研究

报道了一种基于光学锁相环的高稳定度激光稳频方法,用于提高可调谐外腔半导体激光器(TECDL)的频率稳定度和准确度。自行研制的光学锁相环电路采用数字鉴相与差分运算相结合的方式获得高灵敏度的鉴频鉴相误差信号,并通过高速模拟PID实现整个系统的闭环锁定。利用该光学锁相环系统进行了TECDL偏频锁定至光学频率梳(OFC)的实验,实验结果表明环路锁定后拍频频率波动在±0.3Hz范围内,偏置频率为50MHz时,光学锁相环系统在1s和1000s积分时间的相对阿伦方差分别为1.5×10^-9和8.5×10^-13。系统锁定后,拍频线宽由500kHz压缩至2kHz。该研究表明采用基于光学锁相环的激光稳频方法可以实现亚Hz级的激光频差控制,通过将TECDL偏频锁定至高稳定度的参考激光源可显著提高其频率稳定度,使其能够满足超精密测量、冷原子/离子干涉测量等领域对激光频率稳定度和准确度的要求。     

n-GaAs(100)表面及Na/n-GaAs(100)界面的光电子谱研究

采用X射线光电子谱(XPS)及紫外光电子谱(UPS),对经5keV Ar~+离子轰击后的n-GaAs(100)表面及其Na/GaAs(100)界面作了详细的研究。并且和Na/n-GaAs(100)-(4×1)界面进行比较,以揭示Ar~+离子轰击对金属/n-GaAs(100)界面的影响。结果表明,经5keV氩离子轰击后的n-GaAs(100)表面,其功函数较n-GaAs(100)-(4×1)表面大0.3eV。而且,Na在低覆盖度时(θ≤0.02ML)。轰击后的GaAs(100)表面,Na/n-GaAs(100)界面费米能级移动量为0.7eV,而Na/n-GaAs(100)-(4×1)界面,其费米能级移动量仅为0.3eV。     

一种频率可调的程控精密恒流源设计

针对生物电阻抗谱测量需求,设计一款频率可程控调节的精密恒流源,给出频率可调程控精密恒流源的构成框图,并详细介绍基于单T选频网络的信号源电路设计和基于改进型Howland电流泵的电压电流转换电路设计。仿真实验表明:程控精密恒流源在200~500 k Hz频率范围、10Ω~1 kΩ的负载范围下的电流波动在1.63%以内。电路频率调节便捷、输出阻抗高、负载能力强、输出电流稳定,已应用于肉类水分快速测定仪和注水肉快速测量仪。     

单频连续染料激光的稳频

本文介绍计量院研制的单频连续染料激光器及其稳频装置。用此装置对自制的和美国S-P公司380A型染料激光器进行稳频,得到激光频率的长期(30分钟)漂移小于1MHz(2×10~(-9)),激光频率的绝对漂移小于30MHz,线宽小于1MHz的结果。此装置可使染料激光频率对准和稳定在5700～6500A波长范围内的任意一条谱线上,也可用于激光分离同位素或高分辨力的激光光谱学中。     

结合平滑时窗-最小二乘法的光泵磁力仪快速高精度频率测量方法北大核心CSCD

为了提高光泵磁力仪频率测量的精度和速度,提出了一种结合平滑时窗-最小二乘法的光泵磁力仪快速高精度频率测量方法。首先,根据光泵磁力仪频率信号的特点,分析了该方法的测量原理和实现方法。然后,推导了频率测量的公式,分析了影响频率测量精度的因素。最后,设计频率测量实验和室外磁场测量实验对提出的方法进行验证。实验结果证明,该方法明显优于多周期同步测频法,在80~350 kHz频率段内均方差均小于2.2×10^(-3)Hz,在磁场测量实验中,采样频率为200 Hz时,噪声功率谱密度为0.001 nT√Hz@1Hz。     

光泵浦XeF(C-A)激光技术研究进展

综述了西北核技术研究所在光泵浦XeF(C-A)激光技术研究方面取得的成果,研制的10 J级激光器最大输出能量为18.7 J,总转换效率达到0.25%,在国际上首次实现了XeF(C-A)激光重频运行,运行频率0.1～1 Hz;描述了光泵浦源的结构和供气装置的研制;介绍了在高重频光泵浦源和激光线宽压缩研究方面的最新进展,光泵浦源最高运行频率达90 Hz,XeF(C-A)激光线宽已被压缩到1nm.     

1.5μm光纤通信波段乙炔稳频激光技术研究进展

1.5μm乙炔饱和吸收谱线是国际计量委员会(CIPM)正式推荐的光纤通信波段复现‘米’定义的频率参考标准。乙炔稳频激光依据稳频方法可分为线性吸收和饱和吸收两大类,饱和吸收相比线性吸收,能够消除乙炔分子的多普勒效应,获得线宽更窄、频率稳定度和复现性更高的稳频激光,1s频率稳定度能够达到10^-13量级,波长漂移为10^-12量级。利用13C2H2(ν1+ν3)P(16)谱线,研发的微型气室有望实现稳频激光的全光纤链路传播,为高度集成化、抗干扰能力强的稳频激光源提供了新的发展方向。高性能的1.5μm近红外稳频激光直接为密集波分复用系统、精密光纤传感等多个领域提供波长参考源,结合飞秒激光频率梳技术可进一步完善光纤通信中激光波长量值传递溯源体系,提升激近红外波段光波长的测量能力,为光纤波段的精密测量提供量值保障。     

基于HHT变换的小水池水下爆炸振动分析

为了探讨水下毫秒延时起爆对爆炸振动信号的影响,在小型圆筒形爆炸水池(直径5.5m、高3.62m)中进行单药包和双药包两种形式爆炸实验。使用UBOX-5016测振仪采集爆炸振动信号,并对采集到的水下爆炸振动信号进行HHT分析。结果表明,随着测试距离的增加,振动速度减小而主振频率增大,装药量增加,振速增大;通过Hilbert能量谱、边际谱分析可知,水下爆炸振动能量的频率基本分布在100Hz以下的低频区,且主要分布于50Hz内;主振频带在3¹0Hz范围内;分别通过对能量谱、边际谱的分析,进一步验证了延时起爆能够降低水下爆炸振动能量,减小振动效应。实验结果与分析对水工建筑结构抗震设计及水下军事对抗防护等方面具有一定参考意义。     

基于HHT变换的小水池水下爆炸振动分析

为了探讨水下毫秒延时起爆对爆炸振动信号的影响,在小型圆筒形爆炸水池(直径5.5m、高3.62m)中进行单药包和双药包两种形式爆炸实验。使用UBOX-5016测振仪采集爆炸振动信号,并对采集到的水下爆炸振动信号进行HHT分析。结果表明,随着测试距离的增加,振动速度减小而主振频率增大,装药量增加,振速增大;通过Hilbert能量谱、边际谱分析可知,水下爆炸振动能量的频率基本分布在100Hz以下的低频区,且主要分布于50Hz内;主振频带在3~10Hz范围内;分别通过对能量谱、边际谱的分析,进一步验证了延时起爆能够降低水下爆炸振动能量,减小振动效应。实验结果与分析对水工建筑结构抗震设计及水下军事对抗防护等方面具有一定参考意义。     

光抽运铯束频标的初步实验结果

本文报告北京大学光抽运铯束频标的初步实验结果,其频率稳定度的阿仑方差已达到1.2×10~(-11)/τ~(1/2),与常规商品铯束频标的频率稳定度相当。实验中采用了偏置-饱和吸收式频率锁定技术,将半导体激光器频率稳定地锁定在适当的铯原子跃迁频率上。这是一种简便、经济而且十分可靠的激光频率锁定方法,实验中用它锁定激光频率达一百多个小时。     

金刚石薄膜表面的HREELS研究

用高分辨电子能量损失谱(HREELS)研究了用热丝CVD(HF CVD)方法生长的多晶金刚石薄膜表面的振动谱。发现HREELS可以用来研究多晶金刚石薄膜表面的吸附分子的振动。生长的样品不作任何处理,表面是以H终止的。振动的损失谱主要是位于160meV附近的一个损失峰,对应于CH_2(或CH_3)的“剪”振动;360meV的一个损失峰,对应于CH的伸长振动;305meV的“剪”振动的二次谐振损失峰。以及一些较弱的峰,在105meV的对应于C—C伸长振动的损失峰;455meV的“剪”振动的三次谐振损失峰;520meV的损失峰,对应于“剪”振动与伸长振动的结合。将金刚石加热到900℃或用Ar~+轰击,各种振动损失峰消失,出现一连续谱。对退火或Ar~+轰击处理的样品吸原子H或原子D,主要的振动损失峰重新出现。     

音圈电机驱动的快速控制反射镜高带宽控制

分析一种音圈电机驱动的快速控制反射镜(FSM)的机械结构,由此建立其数学模型。依据模型,以不完全微分PID控制算法来消除结构谐振的不稳定影响,采用线性功率放大驱动方式,可使控制带宽超过其结构谐振频率,实现高带宽控制。实验表明,该方法应用于结构谐振频率分别为90Hz和20Hz的两种快速控制反射镜,系统的抑制带宽能分别达到315Hz和240Hz,而且该方法简单可行,通用性强。     

碘-127稳频640nm氦氖激光器的研究(英文)

使用自行研制的~3He-~(22)Ne激光管,首次在640nm波段发现了碘-127分子强的超精细结构谱线。我们从理论上对这些谱线进行了分类计算,确认它们属于碘-127分子P(10)8-5和R(16)8-5超精细结构能级的跃迁。通过对这些超精细谱线频率间隔的精确测量,从理论上修正了碘-127分子的超精细结构耦合常数。用修正后的耦合常数计算的谱线间隔值与实验值的标准偏差仅为32kHz。用这些谱线中的a_9分量作为频率参考谱线,研制成功了碘-127饱和吸收稳频640nm氦氖激光器,其频率稳定性为8×10~(-12)(平均时间10秒),频率重复性优于1×10~(-11)。并测量了它的波长值。碘-127稳频640nm激光器有可能为复现新米定义和为激光光谱学提供一条新的波长标准。     

T型接头旋转激光+GMAW复合焊熔池动态行为数值分析模型

目的 研究T型接头旋转光纤激光+GMAW复合焊熔池的温度场和流态特征,揭示气孔缺陷的产生及抑制机理。方法 依据光学、电磁学、传热学及流体动力学机理,建立T型接头旋转光纤激光+GMAW复合焊熔池数值分析模型。使用Fluent软件对旋转频率分别为50 Hz和100 Hz的T型接头旋转激光+GMAW复合焊进行温度场以及流态特征的模拟,对比不同频率下T型接头横、纵截面,从工艺和焊缝成形角度出发,针对不同频率对熔池、小孔成形以及气孔抑制的影响进行讨论。结果 当旋转频率为50 Hz时,纵截面内小孔最大深度为5.4 mm,横截面熔池内小孔开口直径相对较大,旋转一周后,小孔远离气泡,气泡无法逸出,形成气孔;当旋转频率为100 Hz时,纵截面内小孔深度显著降低,熔池体积明显减小,横截面内小孔最大开口直径和深度均降低,熔池尺寸也有所减小,在时间为0.097 s时,小孔上方区域出现的顺时针涡流不仅能抑制气孔,还能改善熔池的下垂以及立板焊趾处的咬边。结论 随着旋转频率的增大,小孔的最大开口直径和深度均降低,还对熔池具有搅拌作用,使熔池体积变小。     

532 nm Nd:YVO4/KTP激光器的I2分子吸收谱线的观测及频率稳定的研究

激光二极管抽运的固体激光器可用于光学计量,长度测量,相干光通信,激光雷达等方面,高精度应用要求激光器的频率稳定。碘分子在５３２ｎｍ附近在上百条强的吸收谱线,采用单频Ｎｄ;ＹＶＯ４／ＫＴＰ激光对碘的一些吸收谱线作了观测,并进行了激光频率稳定的研究,这些吸收谱线是１９９７年９月国际米定义咨询委员会推荐作为频标的９组５３２ｎｍ碘吸收谱线之外的新的参考谱线。     

光频测量用飞秒激光频率梳光谱扩展实验研究

在光频的绝对测量研究中,本研究小组研制了光谱范围为650~950 nm波段、重复频率为350 MHz的"单块"结构钛宝石飞秒激光频率梳。为了实现其对633 nm波长国家副基准频率的绝对测量,本实验分别采用棱镜对和啁啾镜对进行脉宽压缩,然后注入光子晶体光纤进行光谱扩展。实验发现两者均可扩展出短波长方向的光谱,但棱镜对扩谱结构由于具有较长的"光程臂长"容易受到扰动而造成光纤耦合的不稳定,最终表现为光谱中各波长成分的光强不稳定而无法用于光频测量。啁啾镜对结构紧凑、稳定性强,经过脉宽压缩及光子晶体光纤扩谱,最终获得了光谱覆盖600~950 nm波段、各波长成分强度稳定、各光频齿频率稳定度同步于氢原子钟的可用于光频测量的飞秒激光频率梳     

插入式阻性消声筒在船用通风管道内的消声性能研究

以船舶典型通风管道为对象设计8种插入式阻性消声筒,通过仿真和实验分析消声筒的消声性能。在100Hz至5 000 Hz频率范围内,基于管道结构和声腔的单位模态密度划分有效频率分析范围,分别采用有限元法(FEM)、统计能量法(SEA)以及混合法(FE-SEA)计算各频段下消声筒的传递损失和插入损失,通过实验验证了消声筒的消声性能。结果表明:仿真与实验结果相接近,验证了所运用数值仿真方法的可行性,其中方案N6中在1 000 Hz的传递损失达到10 dB,消声效果良好。     

铬原子束激光感生荧光稳频技术理论分析

在铬原子光刻中可采用铬原子束激光感生荧光(LIF)来实现激光频率的稳定,以满足原子光刻对激光频率稳定性的要求。激光感生荧光稳频技术除有很高的稳频精度以外,还可以获得相对于原子共振频率的一定失谐量。本文根据已有的实验条件和参数从铬原子束的速率分布、激光频率与荧光斑点中心横向位移的关系、二象限光电探测器测得的误差信号等方面对铬原子束激光感生荧光(LIF)稳频技术作了理论分析。     

PTB所建激光干涉振动一次绝对校准标准简析

按照ISO/16063-11：1999《激光干涉绝对法振动校准》所述,激光干涉振动一次绝对校准方法主要有条纹计数法、最小点法与正弦逼近法三种,其复现频率范围为1Hz～10kHz.而德国联邦物理技术研究院（PTB）现已建立和保存的低频、中频、高频振动激光干涉一次绝对校准标准的复现频率范围则达0.1Hz～20kHz.此外,PTB还实现了旋转运动物理量值--角加速度的复现;其复现频率范围也达到0.3Hz～1kHz.作为曾在PTB1.22实验室进行过研究工作的访问学者,作者旨在通过对PTB所建激光干涉振动一次绝对校准标准的