热透镜球差效应对基模光束质量影响的研究

研究了激光晶体热透镜的球差效应对谐振腔的输出光束质量、腔内损耗和输出功率等特性的影响。通过对二极管端面抽运条件下激光晶体的热效应进行分析,计算了热透镜球差系数的大小,得到了激光晶体热透镜球差系数与抽运光功率和振荡激光半径间的函数关系。实验验证了球差效应对激光谐振腔中基模光束质量的影响,与理论分析符合得很好。     

双谐振腔混合耦合系统光学特性研究

为了处理集成光学中谐振腔与波导、谐振腔与谐振腔之间的耦合引起的光学特性问题,便于光传感器件、通信器件的分析与设计,本文使用耦合模理论,分析了双谐振腔-波导混合耦合系统的光学特性。数值模拟表明,侧耦合谐振腔与正耦合谐振腔之间发生耦合引起Fano共振效应,使入射光的透过率和位相发生突变;同时也分析了各个性能参数对透过率特性的影响。     

泵浦光的离轴对激光器性能影响

利用光纤耦合激光二极管端面泵浦固体激光器,研究了在近阈值条件下,泵浦光偏离振荡光谐振腔轴线距离的变化对激光器输出模式、阈值功率、斜效率和光束质量的影响．实验结果表明,当泵浦光相对振荡光谐振腔轴线的偏离量增加时,激光振荡阈值、斜效率和光束质量因子将增大;激光输出模式从低阶向高阶厄米-高斯模转变,并且在相同的泵浦光偏离位置下,随着泵浦光电流的增大,晶体热效应显著,模式竞争加剧,会出现高阶向低阶厄米-高斯模的转变．     

一种V型固体激光腔的热动力图解分析

采用图解分析方法分析一种常用于内腔倍频V型折叠固体激光腔在热透镜作用下的工作特性;得到谐振腔两臂中的光模参数bt,b2及束腰尺寸wt,w2随激光介质的焦距ft的变化关系.结果表明:这种谐振腔具有较宽的热稳定范围,而且在ft=l0处未出现无法运行的高损耗区;其热稳定范围及基模光斑尺寸可通过调整腔参数来改变,其关键参数为第一臂的长度l0 f,在选定腔镜的前提下,l0 f愈小,热稳定范围愈宽,同时wt愈小.在腔内插入一定厚度的布儒斯特片可以部分消除腔的像散.     

灯泵浦固体激光器的脉宽特性研究

研究大能量1064nm激光器的输出脉宽特性,通过实验分析激光的泵浦能量和谐振腔腔长对激光脉冲宽度的影响,获得了从几百纳秒到几十纳秒量级的激光脉宽输出。并且针对纳秒级别的长脉冲可调激光的应用需求,设计实现了180~60ns脉宽可调的1064nm激光输出,谐振腔腔长为3.3m,在泵浦电压为1000V时,输出最大激光能量为140m J,激光阈值为650V。     

激光自再现模数值计算方法研究

为提高激光光束输出质量,对激光谐振腔进行了研究和设计。利用菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式,采用数值计算的方式对积分进行离散,并利用迭代法和本征值法对谐振腔的自再现模和衍射损耗进行研究,两种处理方式的结果一致。研究结果表明,对于平面谐振腔的基模衍射损耗只有2.52%。采用数值离散的方式,迭代法可以很容易的给出模式的演化过程,而本征值法可以同时求出所有的模式和损耗。提出的方法为激光器的设计提供了一种很好的研究途径。     

环形激光陀螺频率稳定性的研究

对直腔式和环形谐振腔的稳频原理进行了理论上的探讨,并给出了环形激光陀螺的稳频精度分析。根据环形激光器研制过程中的需要,提出了一种基于单片机系统的实用稳频方案,并对该系统的电路时序工作过程进行了分析,作者还将该方案与 Ｈ． Ｊ． Ｍｕｒｐｈｙ 提出的数字式稳频系统在性能上进行了比较。     

ＴＨｚ复式晶格光子晶体谐振腔的特性分析

提出了一种基于复式晶格结构的新型THz波段光子晶体谐振腔,这种复式晶格结构是在普通正方空气孔型光子晶体的每个原胞中心嵌套一个旋转28.2°的正方形空气孔,通过改变中心原胞内圆柱空气孔的半径构成谐振腔,用平面波法分析谐振频率与缺陷半径的关系,得到TM谐振模和TE谐振模一致的谐振腔结构参数;利用时域有限差分法分析共同谐振的TM模和TE模的谐振特性,研究结果可以为THz波段光子晶体谐振腔的制作提供参考依据.     

静电驱动MEMS扭转微镜系统的分岔与吸合

建立了静电驱动的双下极板MEMS扭转微镜系统的动力学模型方程,通过其状态空间方程的数值解,在相空间对静态及动态的分岔现象、吸合特性进行分析,并利用哈密顿函数法在阻尼为零时与相空间分析结果进行了对比验证.研究表明,双下极板扭转微镜系统中观察到的鞍结分岔、叉式分岔与系统的吸合失稳之间有明显的对应关系;在对系统动态特性分析的过程中,随阻尼变化观察到动态霍夫分岔;微镜系统动态吸合电压总小于静态吸合电压,且随阻尼、电压比升高;动态吸合电压随阻尼增大并最终接近饱和,饱和值为静态吸合电压;在相同的驱动电压下,最大偏转角随阻尼的升高而降低.研究方法和结论对静电驱动的扭转微镜系统的分析有借鉴作用.     

多向侧面泵浦DPL声光调Q效果影响因素分析

在三向侧面泵浦的二极管泵浦固体激光器(DPL)中声光Q开关结构确定的情况下，对声光Q开关在不同谐振腔以及同一谐振腔中不同位置时的调Q效果进行了一系列实验，发现脉宽最窄、峰值功率最高、调Q效率最大的位置正好在腔内振荡光的光腰附近．通过对该现象的分析，明确了振荡光对输出激光脉冲性能的影响规律，从而进一步分析DPL中泵浦光对调Q效果的影响，据此可以对声光调Q三向侧面泵浦DPL进行优化设计．     

高精度数字闭环光纤陀螺的调制增益控制

高精度光纤陀螺广泛采用数字闭环处理的方案,因此闭环增益控制的误差将会影响到陀螺性能.从光纤陀螺的信号处理原理出发,分析了光纤陀螺的关键器件Y波导的半波电压波动对陀螺精度的影响,并针对此提出了光纤陀螺调制增益控制的原理.根据该原理,设计了基于四态调制的双闭环数字信号处理方案,用来对调制增益漂移进行实时跟踪和补偿.实验结果表明,该方案提高了陀螺的零偏稳定性以及标度因数线性度,改善了陀螺性能.     

基于MgO：LiNbO_3晶体的THz波参量振荡器理论设计

基于晶格振动模受激电磁耦子散射过程的基本原理,对由MgO：LiNbO3（LN）晶体组成的THz波参量振荡器（TPO）的频率调谐特性、增益和吸收特性以及角度匹配方式等方面进行理论研究和分析。研究结果表明,基于MgO：LiNbO3晶体1对称性晶格振动的特点以及优良的非线性光学特性,通过采取适当提高泵浦光功率密度、缩短TPO谐振腔腔长、优化设计晶体尺寸、晶体输出端切角耦合（Angled Surface Coupler,ASC）等方法,完全可以实现LN-TPO的高性能运转。     

电流模运放特性的研究

电流模运放的高频和宽度特性优于电压模运放，在应用电路方面与电压模运放相比有许多不同之处。本文对“电流模运放的闭环频率特性在一定的增益范围内与反馈电阻ＲＦ有关”作定性分析，并介绍几种电流模运应用电路实例，很有实用价值。     

变频+移相控制的双有源串联谐振DC-DC变换器的小信号建模

变频+移相双自由度控制技术能够实现双有源串联谐振DC-DC变换器在宽范围工况下的零电压开通,从而有效提升变换器的工作效率和可靠性。提出了变频+移相控制下双有源串联谐振DC-DC变换器的小信号连续域模型,为研究在该控制机制下变换器的动态特性和闭环控制器的设计提供依据。所建立的模型基于广义平均建模法,选取输出电压的直流分量和电感电流、谐振电容电压的基波分量作为状态变量,准确描述了谐振腔对变换器动态特性的影响。在此基础上设计了输出电压闭环调节器,实现了变换器在ZVS变频+移相控制下的稳定运行。理论分析通过Matlab/PLECS仿真和1台800 W原理样机进行了验证。     

用于PPLN泵浦源的大能量百纳秒级脉冲固体激光器

为获得大能量、百纳秒脉宽的1 064 nm激光稳定输出，首先理论分析了激光的泵浦能量和谐振腔长度对输出脉宽的影响，然后对Nd∶YAG固体激光器进行设计，采用折叠谐振腔、振荡-放大结构和电光调Q技术相结合。实验结果表明：当重复频率为1 Hz、泵浦电压在1 200～1 400 V变化时，实现了脉宽范围为152.6～95.71 ns的稳定1 064 nm激光输出，最大单脉冲能量可达171 mJ;以激光器的输出激光作为基频光，设计了柱透镜组光束耦合系统，将基频光光斑整形为椭圆形状，实现了基频光的高效耦合和周期极化LiNbO₃(PPLN)光参量振荡器的稳定运行；采用耦合后的光束泵浦MgO∶PPLN晶体，获得了1.47μm近红外信号光的稳定输出。     

用于激光相控阵的阵列相位调制器研究

分析了相位调制器在激光相控阵中的重要性,提出了阵列相位调制器的设计思想.对退火质子交换(annealed proton-exchanged,APE)光波导折射率进行了理论分析,利用光束传输法仿真模拟了APE波导折射率分布和模场分布,优化设计了级联Y分支波导结构,实现了光功率的高均匀输出.基于铌酸锂晶体的电光效应,对影响半波电压的因素进行了分析,设计了长电极结构,理论上得到了低半波电压.基于退火质子交换工艺制作了阵列相位调制器,并对器件的光学特性和电学特性进行了实验测试,测得器件的插入损耗为6.83 dB,光功率输出均匀性为0.23 dB,4路半波电压分别为2.1、3.4、2.0、2.1 V.结果表明:该器件的制作有助于激光相控阵的集成化.     

应用静电力矩改善新型转子式陀螺的动态特性

提出应用静电力矩反馈的方法解决一种新型转子式陀螺的欠阻尼问题。设计了静电力矩反馈的机械结构,并对其进行了建模分析以及有限元仿真验证。通过对比不同反馈条件下陀螺的动态响应发现,该方法可以显著改善陀螺的动态特性。随着反馈电压的增加,陀螺系统从欠阻尼状态无限趋近临界阻尼状态。考虑到介质击穿的限制以及反馈强度对幅频特性的影响,最终确定反馈电压应设置在100V附近。此时,系统单位阶跃响应的过冲由开环时的87%以上降低到约5%,稳定时间由1.3s缩短为0.1s左右。     

微机控制环形激光陀螺自动扫模的研究与实现

在分析环形激光谐振空各种稳频技术与最优工作模式搜索技术的基础上,介绍了作自行研制的微机控制激光陀螺腔长自动调节系统,并介绍了０－３００Ｖ电压连续可调压电晶体驱动电源的研制。实验获得的腔长连续调节的曲线验证,微机控制的激光陀螺腔长自动调节系统可以稳定地获得正确的环形激光陀螺腔长变化信息,为实现数字化稳频提供了可靠的依据。该腔长自动调节系统的研制成功解决了我国自行研制数字化稳频系统的关键问题。     

波导谐振腔Fano共振特性研究

利用耦合模理论,建立了波导-谐振腔-波导谐振腔耦合的数学模型,并给出了此系统的光学透过率和相移特性的解析表达式,分析了此系统的Fano共振物理机制,即由波导谐振腔驻波模式的共振与谐振腔模式之间的共振耦合引起的,另外还给出了Fano共振模式所需要满足的位相匹配条件,同时分析了各个性能参数对此系统的透过率特性和位相特性影响。     

简讯

光纤、激光陀螺漂移测试卡由西安工业大学研制的激光陀螺、光纤陀螺专用测试设备“陀螺漂移测试系统”的核心部件———光纤、激光陀螺漂移测试卡.他可以完成静态测试、转台测试、点火时刻、报高次数、稳定时间等多项参数的测量,弥补了进口设备的不足,使得测试精度提高了2个数量级.(苗静)磨料射流光整加工技术及设备磨料射流光整加工技术是利用高压流体驱动含磨料的浆液从喷嘴喷出来抛光工件,磨料射流光整加工设备由高压水泵(或高压气泵),工作流体控制及传输装备,喷枪,磨料供给、回收、沉淀及循环装备,防护装备和相应电控系统构成.配合不同…