大型车载光电跟踪设备隔振基础的主动控制

为了保证大型车载光电跟踪设备的稳定工作,提出了一种跟踪架的隔振方法。采用空气弹簧加上电磁作动器实施减振,其电磁作动器采取差动布置方案,使电磁作动器的输出力与控制电流成线性关系。对几种控制方法进行了对比分析,选用绝对速度反馈控制,保证隔振基础对高频振动的隔振能力,同时避免低频振动时产生共振。最后,通过MAT-LAB进行仿真分析。仿真和实验结果显示,z向低频振动振幅已从5×10-5m减至1.8×10-5m,θx向低频振动振幅从2.2×10-5m减至0.6×10-5m,θy向低频振动振幅从2.0×10-5m减至0.4×10-5m,同时能够避免产生共振,表明采用绝对速度反馈主动控制方法可以起到较好的减振作用。     

OsO4窄谐振的CO2激光器频率的稳定

本文说明了OsO₄窄谐振的CO₂激光器频率稳定的可能性。实验室的实验装置在平均值时间取100秒时,获得了2×10^-11的频率稳定性。现已证明,OsO₄分子由于其固有的特性,当做为基准而用它来稳定CO₂激光器的频率时,前途是很有希望的。     

掺杂BaF2晶体的性能研究

为提高 BaF₂晶体的性能,生长了掺杂 LaF₃、NaF、CeF₃及纯的 BaF₂晶体,测试了其紫外透过谱、X 射线激发发射谱、紫外光激发谱、抗辐照性能及能谱,发现只有掺杂1.0%LaF₃的 BaF₂晶体能大幅度降低慢成份而对快成份影响不大且在10⁵～10⁶rad辐照剂量之下和纯 BaF₂一样在快成份光输出上有抗辐照能力,首次发现掺杂 LaF₃的BaF₂晶体紫外光激发谱中,385nm 处新激发峰。     

红外分光计:液氦冷却火箭运载圆形渐变泸光器

这里密述ICECAP极光测量计划所用一种红外分光计、从高度45公里到200公里的火箭上取得大气发射光谱,这仪器连续扫描6.75—23.2微米光谱区,扫速为2次扫描/秒,仪器使用一个圆形渐变滤光器(CVF),光谱分辨率从3%到4%.全部光学组件、矽砷探测器、CVF、Irtran6透镜、挡壳、可卸的冷却罩装在一个高真空杜瓦瓶系统内冷却到10k以下,分光计在22微米处噪音等效光谱辐射(NESR)优于1×10^-1(W厘米^-2球面度^-1微米^-1).两次火箭飞行观察到高空大气发射占优势的是9.6—微米O₃和15微米CO₂.     

SF6饱和吸收稳频CO2激光器

利用SF₆吸收室对CO₂激光进行了饱和吸收引起的反拉姆凹陷的研究,把所获得的反拉姆凹陷对CO₂激光器的P(18)支线进行稳频,得到的频率稳定度为2×10^-10(伺服系统带宽为25赫芝时).提出了改进的途径并讨论了饱和吸收稳频激光器应用于外差激光雷达上的优点.     

CW可调谐单频环形染料激光器β-BaB2O4晶体内腔倍频

本文论述了利用β-BaB₂O₄晶体进行内腔连续波环形染料激光器倍频,获得了可调谐单频紫外相干辐射。在292nm附近,用3WAr⁺激光(全谱线)泵浦,得到非线性转换系数～8.33×10^-4W^-1。通过改变相位匹配角,在288～302nm范围内输出连续可调谐紫外谐波。β-BaB₂O₄晶体角灵敏度～27cm^-1/mrad。     

高平均功率腔内和频蓝光Nd:YAG激光器

高平均功率蓝光激光是当前固体激光技术研究热点之一。尽管通过Nd³⁺的⁴F_3/2→⁴I_9/2态谱线倍频可获得瓦级蓝光输出,然而其准三能级物理特性严重限制其更高功率输出。研究了Nd³⁺离子⁴F_3/2→⁴I_13/2态1.3 μm谱线腔内三倍频产生高平均功率蓝光激光,获得4.3 W蓝光激光输出,重复频率3.5 kHz,脉冲宽度150±10 ns,光束质量M²因子约为5±1。研究表明:Nd∶YAG晶体1.3 μm多谱线振荡是制约实验结果的重要因素,若克服多谱线振荡问题,有望获得10 W级蓝光激光输出。     

特气室温红外探测器的噪声分析

由MEMS技术制备的特气室温红外探测器的噪声主要包括温度噪声、机械热噪声和背景噪声。从理论上建立了器件的基本热模型,推导得到器件的等效热熔和等效热导分别为8.1 μJ/K和1.0×10^-3 W/K,温度噪声约为1.73×10^-10 W/Hz^1/2;通过器件的工作机理和能量均分原理,推导得到热机械噪声的等效噪声功率约为9.96×10^-9 W/Hz^1/2,器件的背景噪声约为3.22×10^-11 W/Hz^1/2,从而得出器件的归一化探测率约为9.03×10⁶ cm·Hz^1/2/W。实验表明,器件的噪声中热机械噪声为主要噪声源,大小主要由浓硼硅薄膜的机械性能和器件结构决定,可以通过增大薄膜厚度,减小薄膜面积,从而增加薄膜的特征频率的方法来减小器件受外界振动的影响,但以降低器件的灵敏度为代价。另外环境振动噪声也对器件的影响很大。为了减小外界气压和温度变化的影响,提出了一种新型的双腔结构来减小和平衡外界环境变化引入的噪声。     

ZnO薄膜非线性光学特性的实验研究

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上生长一层高质量的ZnO薄膜。为了考察沉积温度对样品的非线性特性的影响,在200~500 ℃生长了一系列ZnO薄膜。用X射线衍射谱(XRD)及扫描电镜(SEM)对样品结构进行了评价。以Nd:YAG激光器输出的1.06 μm的激光为基频光,对ZnO薄膜样品的二阶及三阶非线性光学特性进行了实验研究。实验发现,对于250 ℃沉积温度的样品有较强的非线性效应,实验测得的二阶非线性极化张量 χ ⁽²⁾_ZZZ=9.2 pm/V, 三阶有效非线性系数χ⁽³⁾=5.28×10^－20 m²/V²。     

掺杂BaF2晶体闪烁性能的研究

在 BaF₂晶体中掺人 LaF₃,CeF₂,NaF 结晶出 BaF₂(La),BaF₂(Ce),BaF₂(Na)晶体,经测试,其中 BaF₂(La)晶体闪烁发光快成分的强度比纯 BaF₂晶体不减弱,而发光慢成分被抑制3倍,耐辐照能力可以达10⁶rad,表明新晶体有希望满足未来高能物理实验的要求。同时我们对 BaF₂晶体自身的损伤机制和闪烁机制进行了深入研究。     

多孔体坩埚生长氟化钙晶体

采用独特设计的多孔体坩埚和自行设计的晶体生长炉,在真空条件下,用Bridgman-Stockbarger法生长出了CaF₂光学晶体。在真空度低于3×10^-3 Pa,生长区中心轴温度梯度为1.8~2.5 ℃/mm,径向梯度＜0.5 ℃/mm,生长速率为3~4 mm/h,初退火降温速率控制在20 ℃/h以下的生长条件下,进行熔料、氟化去氧、均一化熔体、控速生长及初退火,一炉次生长了七根57 mm×190 mm的CaF₂光学晶体,并进行了性能分析。结果表明,生长出的晶体透带宽,从紫外190 nm到红外9 000 nm均有良好的透过率,190 nm处透过率可达81%,9 000 nm处透过率可达83%,单晶率可达80%,位错密度达30/mm²。使用本文提出的设备和工艺,提高了CaF₂晶体的单晶率,降低了使用损耗,可实现中小尺寸CaF₂晶体的规模化生产。     

微机械光读出红外成像阵列器件 机械特性对其性能的影响

研究了具有"双材料梁-微镜一体化"特征结构的光读出红外成像阵列器件的机械特性对其性能的影响。通过理论计算和ANSYS模拟,分析了器件的热-机械灵敏度,对器件的结构参数进行了优化,并得到其热-机械灵敏度为2.14×10^-3 rad/K;从器件的频率和阻尼特性出发,研究了器件的机械特性对热振动噪声和机械稳定性能的影响。研究结果表明:绝热梁断裂所需冲击载荷为8 945 g;器件的工作气压确定在50~200 Pa时,其热机械噪声和外界机械振动引起的噪声对器件性能的影响可忽略。该器件基本满足红外成像阵列器件的高灵敏度、低噪声的要求。     

双层主动隔振系统的动力学研究

研究了在消极隔振情况下，双层主动隔振系统在其主动隔振执行器的3种不同安装方式的动力学特性，分析了主动控制力与被动隔振器参数之间的关系。研究结果表明，对于双层主动隔振系统，隔离中低频振动时，主动隔振执行器安装于中间质量与基础之间的隔振性能最好，安装于隔振对象与中间质量之间的隔振性能最差；隔离高频振动时，主动隔振执行器安装于隔振对象与中间质量之间或仅作用于隔振对象时的隔振性能均较好，但主动隔振执行器安装于中间质量与基础之间所需的主动隔振控制力也不大。     

基于DSP和PWM技术的电磁悬浮隔振系统

考虑到电磁悬浮隔振系统中执行器的动态响应慢和非线性的特点，从随动系统的角度，提出了一种采用位移、速度和作用力反馈的多回路控制策略。理论分析表明，采用作用力闭环可以改善执行器的动态响应，而利用局部状态观测器可以处理执行器的非线性特性。最后，给出了一种基于数字信号处理器和脉宽调制技术的实现方案。     

一种高灵敏度阴影法内波显示系统的设计

设计并实现了一种平面反射双光程结构的阴影系统,该系统在减小了尺寸的同时还提高了观测的灵敏度;采用直接成像的方法,降低了系统噪声,提高了自动化程度。结果表明:该系统可以清楚地显示小到1.0×10^－6 g/cm⁴的密度梯度变化,可在海洋内波动力学研究中,对实验室中模拟内波的形态结构进行观测,满足试验场地受限的情况下大尺寸内波密度场的观测需要。