软X射线波段透射光栅衍射效率检测系统

为获得透射光栅在软X射线波段的各级衍射效率,利用凹面反射光栅单色仪加激光等离子体光源组成一套软X射线波段单色系统,并以He空心阴极光源所发射的30.38、53.70、58.43nm三条谱线做为标准点,通过建立拟合曲线方程的方法对该单色系统进行波长标定。然后以背照射CCD(charge-coupled device)做为接收元件,对金自支撑式透射光栅在85～900eV能区范围内的多个能量点进行了衍射效率的实验标定,获得了该透射光栅一级相对衍射效率和零级绝对衍射效率的标定结果。同时利用准梯形栅线模型对该透射光栅在软X射线波段范围内的衍射效率进行理论计算,得到了该透射光栅一级相对衍射效率的理论曲线,模型计算结果与实验标定结果基本符合。最后,利用实验中得到的零级绝对衍射效率和模型计算的一级相对衍射效率结果拟合出了该透射光栅一级绝对衍射效率曲线。     

全固态窄线宽的1.9μm Tm:YLF激光器研究

目前Tm:YLF激光器输出线宽较宽,这导致其作为泵浦光源时效果不理想。从体光栅波长限制技术入手,实现了1.9μmTm:YLF激光器的窄线宽输出。实验选用的反射式体光栅厚度为6mm,调制折射率为3.5×10-4。此种参数的体光栅衍射效率为99.6%,衍射光谱宽度仅0.681nm。实验采用单LD双端泵浦方式,基于体光栅结合腔内插入双F-P标准具搭建激光器。当泵浦功率为49.58W时,最大输出功率为17.78W,光光转换效率为35.86%,斜率效率为42.89%,激光中心波长1908.55nm,线宽仅为0.1nm。     

基于微焦斑源X射线传播的相衬成像模拟

从标量衍射及部分相干光衍射理论出发,结合硬X射线特点,建立基于微焦斑X射线源的衍射成像模型.该模型将Fresnel积分运算转换到空间频域,利用快速傅里叶变换计算衍射光场.根据部分相干光理论分析,有限大小光源的物体衍射光场为光源光强分布与点源所形成的物体衍射光场的卷积,将卷积运算转换到空间频域并利用快速傅里叶变换算法提高运算速度.模拟衍射结果表明,物体到X射线源的距离、X射线光子能量以及X射线源焦斑尺寸均影响自由空间传播相衬成像系统的图像衬度.研究结果有助于X射线相衬成像系统的设计和性能优化.     

基于波长扫描极值解调法的FBG温度检测系统

光纤光栅波长偏移检测技术是光纤光栅传感系统的关键技术之一。探讨用LabVIEW编程实现基于波长扫描极值解调法的FBG波长检测系统,利用可调谐激光器具有编程控制的功能,系统在光源输出不同扫描步长的条件下测试了FBG的温度特性。比较两种峰值计算方法的优缺点。实验结果表明:解调系统具有很好的稳定性。     

1.7μm波段全光纤掺铥宽带光源实验研究

设计并实验实现了一种结构简单的1.7μm波段全光纤宽带光源.采用传统的线型腔结构,利用1565nm高功率半导体激光器泵浦一段单模掺铥光纤,获得了中心波长为1833nm的自发辐射光谱.由于色散补偿光纤在大于1.7μm波段有较大损耗,在腔内接入该光纤使自发辐射光谱的中心波长移动到1.7μm波段.其中,泵浦源由1565nm半导体激光器和最高输出功率33dBm的铒镱共掺放大器组成.通过优化色散补偿光纤和掺铥光纤的长度,获得了宽带光源,其中心波长在1744nm,5dB谱宽87nm.为1.7μm光纤光源设计及研制提供参考.     

多层膜反射镜的计算机辅助设计

针对软X射线波段多层膜反射镜设计中干涉矩阵的计算误差问题，提出了采用切比雪夫多项式的理论对干涉矩阵进行了分析与计算的方法．并使用该方法对软X射线中波长为13．4nm和11．2nm多层膜反射镜进行了设计，得到了准确的设计结果．结果表明，这种方法可以解决使用矩阵法设计软X射线多层膜反射镜中的数值计算问题。     

罗兰圆型二维集成凹面光栅的成像分析

利用标量波动衍射理论,通过对光栅槽面的数值积分,计算了罗兰圆型集成二维凹面光栅像点的光强分布。分析了工艺中的折射率偏差对光谱位置的影响,计算了光栅的色散和分辨力,并与几何学学的分析方法作了比较,分析了光栅的槽面数,光源的模场宽度以及因工艺产生的槽面圆角对光栅成像的影响;最后给出了光栅效率的近似计算。     

小型光纤光谱仪的研制

通过ZEMAX光路优化设计,采用CPLD和USB接口技术以实现CCD高速驱动和数据传输。该系统使用光纤束进行导光、平面衍射光栅对采集到的光分光后,由线阵CCD进行光电转换;并利用相关双采样技术,获得相应光强分布数据,再利用最小二乘法对光谱仪进行标定。研究结果表明该光谱仪波长准确度优于1nm,波长重复误差小于0．2nm。     

一种编码式光纤光栅温度传感检测系统的研制

介绍了一种新的大容量编码式光纤光栅传感测量技术，引入了一种由编码式光纤光栅作为传感探头的温度传感检测系统。该系统采用双波长编码技术．对检测点的位置和温度同时进行编码测量，系统具有精确度高、稳定性好、信息量大等特点。特别是双波长编码测量技术的采用．系统由一维编码增进到二维编码，极大地提高了系统的检测容量，克服了传统的一维编码系统由于光源有限带宽导致的信息容量限制。由于在光纤的同一位置集成多个传感探头，降低了成本，该系统具有很好的市场应用前景。     

高辐射通量空间相干X射线管(英文)

针对光栅X射线相位衬度成像技术中如何获取高辐射通量和高空间相干的台式X射线源的问题,研制一种桌面X射线源.与传统X射线源不同,其阳极采用平行深沟道阵列的结构靶,灯丝发出的电子经加速聚焦后作用于结构靶,产生高辐射通量的一维相干X射线,其焦斑呈平行线阵列结构分布.将这种X射线管用于基于光栅的X射线相衬成像系统的光源,利用5步相移法得到了新鲜鸡翅的X射线相衬图像照片.     

波导的弯曲对阵列波导光栅传输特性的影响

依据阵列波导光栅(AWG)的传输理论,在中心波长为1550.918 nm、波长间隔为0.8nm的条件下,对33×33信道聚合物AWG波分复用器进行了参数优化,分析了阵列波导的弯曲对器件传输性能的影响。分析结果表明,波导的弯曲将使AWG中的传输光产生相移,引起传输光谱的漂移和串扰的改变。本文所设计的AWG器件的光谱漂移约为0.01 nm,远远小于波长间隔0.8 nm,串扰的变化也很小。     

光谱测量在宽带膜厚监控系统中的应用

在宽带膜厚监控系统中,对光谱光强的实时准确测量是系统控制成败的关键.根据系统结构,分析了影响系统光谱分辨率的因素,选取合适的光栅、CCD.实验表明:增加狭缝宽度虽然提高了信号强度,但降低了系统分辨率.根据控制要求,确定狭缝宽度为1.4mm.采用汞灯的特征谱线对CCD像元与光谱波长的对应关系进行标定,实验结果表明满足对膜系光谱特性的要求.     

光子晶体光纤光栅谐振波长的特性研究

应用多极法理论和传输矩阵法,对基于包层空气孔为正六边形对称结构的光子晶体光纤的布喇格光栅特性进行了计算和仿真。对比研究了常规单模光纤所成光栅与相同光栅周期的光子晶体光纤布喇格光栅反射谱之间的差异,重点研究了光子晶体光纤的结构参数变化（间隙孔半径、层数）与光子晶体光纤光栅的谐振峰变化规律。当光子晶体光纤的间隙孔半径增大时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现蓝移;当光子晶体光纤的间隙孔径不变而层数增加时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现红移。     

Numerical analysis of fiber Bragg grating and long period fiber grating undergoing linear and quadratic temperature change

The coupled-mode equations for fiber Bragg grating (FBG) and long period fiber grating (LPFG) undergoing linear and quadratic temperature change were given. The effects of temperature gradient and quadratic temperature change on the reflectivity spectrum of fiber Braggs grating and the transmission spectrum of long period fiber grating were investigated using the numerical simulation, and the dependence relationships of the central wavelength shift, the full-width-at-half-maximum, and the peak intensity upon temperature gradient were also obtained. These relationships may be used to design a novel fiber optical sensor which can simultaneously measure the temperature and temperature gradient.     

Fluorinated polymer with high thermal stability for fabrication of 32-channel arrayed waveguide grating multiplexer on silicon

A cross-linkable fluorinated poly （ether ether ketone） （FPEEK） was synthesized for the fabrication of arrayed waveguide grating （AWG） multiplexer. The results of thermal gravimetric analysis （TGA） and near-infrared absorption spectrum show that the materials have high thermal stability and high optical transparency in the infrared communication region. The refractive index of FPEEK can be controlled easily by changing the fluorine content of the materials. The 32-channel AWG multiplexer is fabricated using the FPEEK and oxygen reactive ion etching technology. The AWG multiplexer exhibits that the insertion loss is from 12.8 to 17.8 dB and the channel crosstalk is less than -20 dB. The wavelength channel spacing and the center wavelength are 0.8 nm and 1 548 nm, respectively.     

200~240 nm区域下压力对SO2吸收截面影响研究

为了考察SO₂气体在不同排放条件下的吸收特性，研究SO₂气体在紫外200～240 nm内吸收截面随气压的变化规律.采用分辨率为0.05 nm的光栅单色仪、氘灯光源、闭式气样室和配气装置，测量SO₂气体在绝对压力由63.7 kPa 增大至162.1 kPa过程中的透射率，并依据Beer Lambert定律，计算出SO₂单色吸收截面.结果表明，SO₂单色透射率随气压增强而逐渐增大，最大变化率约40%，单色吸收截面随气压增大逐渐减小，最大变化率约35%，而吸收截面差值在200～240 nm波段内逐渐变小.SO₂紫外吸收谱线存在压力碰撞展宽现象.在SO₂浓度测量时有必要对吸收截面进行压力补偿计算.     

磁场调谐的啁啾光纤光栅延迟线

利用Tb0.3Dy0.7Fe1.95的磁致伸缩特性调谐线性啁啾光纤光栅延迟线,将中心反射波长1550nm,啁啾系数2.58nm/cm,长度60mm,3dB带宽15.48nm的线性啁啾光纤光栅两端牢固地粘在长度为70mm、直径为8mm的磁致伸缩棒上,并置于一个均匀线圈磁场中,当线圈电流从0A增加到2A时,粘在磁致伸缩棒上的线性啁啾光纤光栅受到轴向应变,反射谱向长波长方向平移了1.6nm,实现最大60ps的时延调谐量,这种装置可以使阵元间隔为0.006m的四阵元光控相控阵雷达系统工作在25GHz时,实现0°～90°的扫描。