扫频激光器扫描非线性的优化及其在光纤光栅解调中的应用

为了研究基于压电陶瓷的法布里-珀罗(F-P)波长滤波器扫描非线性的物理机理及优化方案,搭建了基于F-P滤波器的扫频激光器。用基于梳状滤波器的透射时域法研究了扫频激光器输出的非线性特性,获得了不同扫描频率下的扫频非线性特性的变化情况,认为这是由于可调谐滤波器中的执行器——压电陶瓷的容性负载特性引起的。结合光谱测量法,获得了动态扫频线性度、扫频范围与驱动频率的关系,实验结果与理论分析结果相符。最后,提出了优化扫频非线性的驱动参数方案。通过在驱动源后增加电压跟随器提高了驱动源的负载能力和高速扫频的线性响应特性,并应用于光纤光栅解调。实验得到了1 000Hz扫频速度下的线性解调结果,即解调线性度为0.998 44。     

TEACO2非稳腔激光器远场光束质量的评价

研究了对虚共焦非稳腔结构的脉冲TEA CO2激光器远场光束质量进行评价的方法.首先将稳腔TEA CO2激光器加工改造成非稳腔结构;然后从实际设计加工的数据出发,用3种常用形式对其远场光束质量进行理论评价与分析,并与设计的2 kW非稳腔激光器的实测远场光强分布实验结果进行了对比.理论和实验结果表明,非稳腔能够获得接近衍射...     

收发同轴脉冲激光引信在水雾中的后向散射偏振特性

考虑激光引信的探测性能易受大气气溶胶的散射作用和吸收作用的影响,本文基于Mie散射理论,采用Monte Carlo方法模拟了脉冲激光在水雾中的后向散射偏振特性。对1~10μm的19种粒径的水雾进行仿真,获得了典型波长和水雾粒径下激光后向散射的平均偏振对比度。建立了收发同轴脉冲激光在水雾下的后向散射偏振特性实验系统,通过改变超声波加湿器的浓度,得到了5种典型粒径的模拟水雾粒子,并对其进行了实验。研究结果表明:当水雾粒径在1~10μm时,激光后向散射的平均偏振对比度为0.30~0.65,实验结果与仿真结果具有较好的一致性。得到的结果证明了激光后向散射理论模型和Monte Carlo仿真的正确性,为激光引信的抗水雾干扰研究提供了理论支撑。     

可见光和近红外区域宽带超材料吸收器的设计

电磁波吸收器是一种能够吸收和湮灭电磁波的装置,广泛应用于军事、科技和人民生活的各个领域。基于超材料的吸收器由于其强大的吸收电磁波的能力、超薄特性以及设计的灵活性而受到广泛关注。但此类吸收器存在带宽窄的问题,因此,设计了一种基于金属–介电–金属（metal-dielectric-metal,MDM）结构的宽带超材料吸收器。对其吸收原理和物理机制进行了分析,并对其结构参数进行了仿真模拟。结果表明,超材料吸收器对于490～1 790 nm的入射光的吸收率高于80%,平均吸收率可达90%,最佳工作角度为30°。此外,通过修改单元结构的对称性,可以实现偏振相关调控。所提出的超材料吸收器非常适合于太阳能光伏、光通信、滤波和传感等方面的应用。     

激光波高测量中示踪粒子性能分析

激光测量流体波动的波面高度,其基本原理是将激光投射到流体表面,通过计算投射距离,反演出波面高度。由于投射目标是气液的界面,,因此需要在接收激光投射的目标流体表面加用反射物质,以正确显示波面位置。通常采用反射示踪粒子撒播在被测流体表面,这是波高测量系统中的重要组成部分。本文通过对比不同示踪粒子反射性能的实验结果,分析所测示踪粒子的效果,对不同示踪粒子的特点、存在问题给出鉴定与讨论,并归纳出良好的波面反射示踪粒子应具备的特性。特别指出在气液交界面不宜使用气泡为示踪粒子及其原因。     

Novel approach to indirect measurements of alternating current based on the interrogation of an all-fiber laser

This paper proposes and demonstrates a novel alternative to measure alternating current (AC) in an indirect manner, based on the interrogation of an Erbium-doped all-fiber laser. The principle of operation is based on sensing the temperature of an electrical wire AWG-22 caused by Joule effect. The heat transfer between a sensing Fiber Bragg Grating and the electrical wire modulates the intensity of the optical output power of the fiber laser. The intensity variation of the fiber laser is caused by the wavelength overlapping process into the fiber laser. The advantage of the proposed alternative is measuring AC current through the optical power from the fiber laser. The linear increment of optical output power as a function of temperature allows for the measurement of the AC current, which is an advantage over other methods.     

偏振光理论在激光经纬仪上的应用

简介偏振光理论的基本原理,应用偏振光理论解决激光经纬仪望远镜视场"一片红"现象。通过望远镜目镜观察,在视场中也可看到清晰的激光指向光斑和要观察的目标,同时对人眼来说又是安全的。     

Demonstration of high lateral resolution in laser confocal microscopy using annular and radially polarized light

The authors present the experimental result of improved lateral resolution in laser confocal microscopy (LCM) by using annular and radially polarized light as the input illumination of an existing LCM. The authors examined the lateral resolution of the LCM by imaging a single fluorescent bead and measuring the lateral width of the single bead profile appearing in the optical image. Compared to no aperture and linearly polarized light, the central peak of the single bead profile narrowed by ∼40%, being as small as 122 nm in full width at half maximum using 405 nm laser excitation in a reflection imaging. In addition, the authors showed that radial polarization helps to preserve the circular shape of the single bead profile whereas linearly polarized light tends to induce an elongation along the polarization direction. Microsc. Res. Tech., 2009. © 2009 Wiley-Liss, Inc.     

高功率半导体激光器列阵封装引入应变的测量

考虑高功率半导体激光器列阵在封装过程中引入的封装应变会影响激光器的功率、波长和可靠性,对激光器封装应变的测量进行了研究。基于激光器输出光的偏振度变化可反映激光器有源区中量子阱的带隙变化,采用电致发光谱法推导了高功率半导体激光器输出的偏振度值与有源区应变值的关系。对800nmGaAsP/GaInP高功率半导体激光器列阵有源区的应变进行了测量,测量结果与有限元模拟计算结果吻合较好。与理论计算出的有源区固有应变的对比结果显示,激光器芯片在封装过程中受到铜热沉的压缩,会将封装应变引入到有源区中,并且激光器中间的封装应变大于边缘的封装应变。另外,激光器有源区的应变起伏比较明显,认为这是由于采用电镀方法制备的铟焊接层中存在缺陷。测量得到的最大封装应变为1.370×10-3,缺陷密度为40.8%。得到的结果表明,激光器偏振度的测量能够正确反映激光器的缺陷和封装应变值,进而可以有效衡量激光器封装质量的好坏。     

精密测量中激光成像系统散斑的抑制因素

对采用激光照明的测量系统中散斑形成的三个重要因素,即入射光束的相干性、相位差和偏振特性进行了详细的理论分析,并给出了这些因素与散斑对比度的变化关系。计算表明,相干长度降到低于1 mm时,散斑对比度减小到0.5左右,得到的图像细节相对比较清楚,易于检测。基于计算分析,提出了相应的解决及优化方法,为抑制散斑、提高激光照明质量和测量准确性提供了理论依据。     

加权整体最小二乘在激光跟踪仪转站中的应用

由于利用经典最小二乘原则对激光跟踪仪进行坐标转换时,系数矩阵中携带的随机测量误差会影响转站精度,故对激光跟踪仪的转站算法进行了研究。提出了基于线性EIV模型(Errors-in-Variables)和加权整体最小二乘法(WTLS)并利用间接平差形式迭代求解转站参数的方法;利用Matlab进行仿真分析并用API公司生产的激光跟踪仪进行实验。仿真结果显示WTLS法的单位权中误差的平均值和标准差分别为经典加权最小二乘法(WLS)的4/5和1/5;实验结果显示WTLS和WLS两种方法的单位权中误差分别为2.003 5mm和2.225 3mm;这些数据证明采用WTLS法的转站结果比WLS的精度更高且更稳定。该方法可为组建激光跟踪仪测量网络,优化网络布局奠定基础。