激光超声检测系统设计

为了提高对激光超声信号的检测效率,从激光超声的特点和原理出发,引入共焦Fabry-Perot干涉仪,设计了一个激光超声检测系统,通过增加He-Ne激光器稳定电路和共焦Fabry-Perot干涉仪稳定电路,实现激光器温度的稳定和干涉仪腔长的稳定,从而提高激光超声光学检测系统的灵敏度.     

基于分布反馈激光器的局部放电监测系统研究

电力设备的局部放电监测是发现设备的绝缘缺陷、维护电网安全运行的重要手段。文章基于分布反馈(DFB)激光器线宽窄、噪声低、相干长度长等优点，设计了一种用于局部放电监测的振动传感系统。系统采用粘接在悬臂梁上的DFB激光器作为传感头，利用光纤迈克尔逊干涉仪将DFB激光器波长变化转换为干涉仪的输出光强变化，采用相位生成载波(PGC)算法进行局部放电信号解调。设计并仿真分析了悬臂梁的振动响应特性，得到其一阶谐振频率为876 Hz。研究了迈克尔逊干涉仪臂长差与系统灵敏度的关系。实验选取脉冲点火器作为局部放电源进行放电检测，验证了系统用于局部放电检测的可行性。结果表明，该系统能够检测到800～900 Hz放电信号，灵敏度可达-74.67 dB re rad/Pa。     

激光技术与应用

利用激光测量火力发电厂的排烟成分;利用CO2激光器焊接薄玻璃板;等离子体带隙激光器;对称电子带隙液晶激光器;利用声光调制器件的自由电子激光器脉冲控制装置的设计与开发;模拟太阳光泵浦的包层棒状固体激光器的振荡特性;利用超高灵敏度激光干涉仪实现测量重力波的计划;[编者按]     

基于光纤M-Z干涉仪相干度变化的超窄线宽激光器跳模检测研究

超窄线宽激光器随机发生的跳模现象,作为一种干扰或噪声,是降低光学相干检测系统性能的重要因素。为了有效检测单纵模超窄线宽激光器的模式稳定性,提出一种基于光纤M-Z干涉仪的超窄线宽激光器跳模检测方法,该方法通过在干涉仪内引入相位生成载波(PGC)外调制技术,将激光器跳模过程中光源相干性的变化转化为干涉仪相干度的突变,从而实现对整个跳模过程的实时监测。实验结果表明,该方法在检测灵敏度上有明显优势,能够有效监测跳模的持续时间、模式竞争随时间演化的动态过程等跳模细节,尤其适合用于短直腔激光器的跳模检测,并且能为光纤激光器跳模现象的预测与主动抑制提供重要参考。     

对内腔拉曼黄光激光器谱线提取的石英晶体旋光滤波器

针对内腔拉曼黄光激光器谱线中存在拉曼激光的实际情况,依据石英晶体的旋光色散特性,利用石英晶体和起偏棱镜的组合,设计了一种用于内腔拉曼黄光激光器590 nm谱线提取的石英晶体旋光滤波器.利用Müller矩阵和Stokes参量对旋光滤波器的滤波设计原理进行了分析;以内腔拉曼黄光激光器作为光源,利用AQ-6315A型光谱仪对旋光滤波器的滤波效果进行了测试.测试结果表明,滤波后出射光中已显示不出波长1180 nm激光的存在,从而保证了倍频激光590 nm的纯度.这种旋光滤波器体积较小,且不改变光的原传播方向,是一种适用于倍频激光的滤波器.     

基于压电陶瓷光相位调制器的光纤微分干涉仪

基于压电陶瓷的逆压电效应,采用压电陶瓷作为光相位调制器设计了光纤微分干涉仪。理论分析和实验结果表明,干涉仪输出光强的幅度和频率与施加在压电陶瓷上的交变信号电压的幅度和频率有关,且在一定的条件范围内呈良好的线性关系。这种采用压电陶瓷作为光相位调制器的干涉仪具有线性范围广,灵敏度高等特点,可应用于对外界环境振动源的监测或用于检测压电陶瓷自身的动态特性。     

金属环封装低频光纤布拉格光栅振动传感系统研制

研制了一种金属环封装的单柱体芯轴式光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器,搭建了基于非平衡迈克耳逊干涉仪相位载波调制(PGC)解调技术的FBG振动传感器解调系统,实现了低频振动信号的高精度实时解调,并分析了各参数对传感器谐振频率和灵敏度等特性的影响。实验结果表明,研制的FBG振动传感器谐振频率为388Hz,在10～200Hz频率范围内,传感器的加速度灵敏度约为81pm/g,且加速度响应平坦,起伏小于1dB,与理论分析结果基本一致。研制的振动传感器可实现200Hz以下低频振动信号的实时检测,解调系统的波长检测精度为1.07×10-3 pm,最小可检测加速度为1.3×10-5 g。     

基于单模光纤偏芯结构的光纤折射率传感器研究

基于迈克尔逊(Michelson)干涉仪(MI)原理,结合光纤传感器的特性,设计和实现了一种单模光纤(SMF)偏芯干涉仪结构光纤折射率传感器,并针对蔗糖溶液进行了折射率的测量。实验结果表明:这种传感器的传感范围在1.33～1.39时,特征波长与外界折射率有单调的递减变化关系,蔗糖折射率每变化0.01时,特征波长平均变化约为0.12nm。这种传感器结构简单,灵敏度较高,能够实现液体折射率与浓度变化的在线检测。     

利用Mach-Zehnder干涉仪检测环形谐振腔传输曲线的方法

环形谐振腔已经广泛应用于激光器的反馈腔、光学硅基调制器、光开关以及温度、压力和转动传感器,并且显示了其在光延时和光存储方面的潜力.Mach-Zehnder干涉仪(MZI)因其体积小、结构简单、灵敏度高等特点,被广泛应用于光纤传感等领域.利用MZI结构,可以实现对光纤环形谐振腔的传输曲线的测量.通过传输线模型,建立了环形...     

共振多程激光光声检测技术

本文报导将 Herriott 多程反射室与高灵敏光声光谱术结合为一体的共振多程光声检测技术。用功率5W 的 CO_2激光器作光源,测量了 CO_2、C_2H_4、SF_6气体相对浓度与光声信号关系曲线、最低检测灵敏度可达0.06 ppb(6×10~(-11))。与一般单程非共振光声池比较,找们设计的光声池灵敏度可提高2～3个数量级。     

Precise optical retardation measurement of nematic liquid crystal display using the phase-sensitive technique

A simple and novel optical heterodyne interferometer based on phase measurement was developed to measure liquid crystal cell parameters. Due to a common-path configuration utilized in this method, the Fabry-Perot effect and surface reflection could be eliminated in measurement, and a highly accurate measurement was expected. Based on the experimental data of the voltage-dependent phase change, the maximum phase retardation and cell gap of the nematic liquid crystal (NLC) layer was achieved experimentally. Experimental results agree well with theory.     

外差干涉仪混频误差分析

共光路外差干涉仪具有很高的分辨率．但因为安装、调试误差会产生非线性误差．影响系统的测量精度。着重分析了在共光路外差干涉仪中由激光光源的椭圆偏振化和沃拉斯顿棱镜的安装方位角误差同时存在的情况下，引起的频率混叠综合误差的大小及变化规律。结果发现其造成的非线性误差可达2．2nm，同时还发现两者造成的误差在某些情况下存在一定程度的相互抵消作用。讨论了提高测量系统精度的有效措施，对正确设计和调试激光外差测试系统、提高测量系统精度具有重要意义。     

激光超声与皮肤的作用机理及其振动检测系统

为了探索激光超声在生物组织无损探测方面的应用,用有限元方法研究脉冲激光激发皮肤产生超声波的机理,并构建一个具有较高检测灵敏度的光学干涉系统。首先,在建立由表皮、真皮和皮下脂肪构成的皮肤模型的基础上,研究脉冲激光激发皮肤产生超声波机理的数值分析技术;其次,用解析的方法论述光学外差干涉法检测微弱超声振动的基本原理;最后,构建一种线偏振光外差干涉实验系统。结果显示．用主频为62．42KHz、幅值为74V的方波信号激励超声探头作为振动信号源,测得振动信号频率和幅值分别为62．38KHz和76．4mV。表明有限元方法是研究激光超声机理的一个有效手段,所构建的干涉系统可用于微弱超声振动检测的实验研究。切形     

Determining the Liquid-Crystal Polar Anchoring at High Electric Fields by Heterodyne Interferometer

A common-path heterodyne interferometer is proposed to determine the surface anchoring energy of a homogeneously aligned nematic liquid crystal (LC). This technique measures, with high sensitivity, the phase retardation of a nematic LC cell as a function of the applied voltage. According to the measured voltage-dependent phase retardation of the LC cells, a simple linear fitting over a well-specified voltage window can be achieved, leading to a precise determination of the polar anchoring energy. The anchoring energy , cell gap, and pretilt angle can be simultaneously obtained in the course of the same experiment.     

四波混频非线性效应和腔各向异性对横向塞曼激光特性及其应用的影响

讨论了激光腔中四波混频非线性效应和腔各向异性对横向塞曼激光拍频波形畸变和频率锁定的影响,解释了这种现象的物理机制,同时讨论了拍频波形畸变对光拍相位检测技术的影响,这对STZL的应用研究有重要意义.     

Frequency modulated heterodyne optical fiber Sagnac interferometer

This paper describes a new approach to the detection of rotation rate using the optical fiber Sagnac interferometer. An inherently reciprocal heterodyne system gives the advantages in terms of signal-to-noise ratios (SNR's) of heterodyne detection, while independent electronic monitoring of each propagation path through the interferometer significantly enhances signal processing flexibility. The system may thus be used as a probe to evaluate fiber properties in a way compatible with other architectures, and these measurements should lead to advances in performance characteristics. A prototype system has exhibited noise levels in the region of 100°/h, and improvement to the signal processing will soon improve on this figure.     

共光路双频外差干涉法测量模拟磁头磁盘静态间隙

提出了一种共光路外差干涉测量模拟磁头磁盘静态间隙的方法，该方法以低频差横向塞曼双频激光器作为光源，采用专门设计的双折射透镜分光和相位测量技术，实现了对光波半波长的3600细分，从而使测量分辨率达到0．1nm。原理实验结果表明，该系统在无恒温的普通实验室条件下，1h内稳定测量实验结果漂移小于4nml利用压电陶瓷（PZT）微动工作台（步进分辨率1nm）驱动反射镜（模拟磁头）产生位移，在1μm范围内与该系统测量结果进行比对，得到线性相关系数优于0．9998。     

外差锁定式相干光通信

提出并研制了一种新的外差锁定激光频率调制系统,可用于相干光通信,并进行了闭环调频、调幅实验。对实用的外差锁定式半导体激光器光纤通信系统的技术条件作了讨论。     

无线光外差检测系统影响因素及关键技术研究

光外差检测能提高无线激光通信系统的光电检测灵敏度,可以增大通信距离,并且能够采用多种调制方式。提出了一种基于副载波调制的无线光外差检测系统,重点对大气信道对外差系统的影响因素进行了分析。着重研究了偏振状态和波前修正联合控制、载波恢复、同态滤波等关键技术,以克服大气散射和大气湍流对外差检测系统的影响。最后介绍了无线光外差检测的实验系统,为无线激光通信外差检测技术提供理论依据和实验基础。     

相干分辨外差干涉法的光学系统表面检测

提出了一人用相干分辨的外差干涉仪进行光学系统表面检测的方法，利用相干长度短的光源和位置探测器。该方法具有表面选择性，高分辨率和测量时间短等特点。