磁控溅射低温制备ZnO：Al透明导电膜及其特性研究

采用锌、铝(Al 2 wt.%)合金靶,真空腔温度保持在50 ℃,运用直流反应磁控溅射法制得系列的ZnO∶Al (ZAO)薄膜.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、分光光度计、半导体霍尔效应测试、红外发射率测试仪等手段对薄膜进行了表征.薄膜呈C轴择优取向的六角纤锌矿结构;具有致密平滑的表面形貌;最佳工艺下样品在550 nm波长处透过率达93%;最低电阻率为4.99×10-4 Ω穋m;8 μm～14 μm波段平均红外发射率在0.3～0.54之间.分析了溅射过程中氧流量百分比和功率对上述特性的影响及各特性间的关系,讨论了薄膜在8 μm～14 μm波段平均红外发射率与其方块电阻的关系.     

磁控溅射低温制备ZnO∶Al透明导电膜及其特性研究

采用锌、铝(Al 2 wt.%)合金靶,真空腔温度保持在50 ℃,运用直流反应磁控溅射法制得系列的ZnO∶Al (ZAO)薄膜.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、分光光度计、半导体霍尔效应测试、红外发射率测试仪等手段对薄膜进行了表征.薄膜呈C轴择优取向的六角纤锌矿结构;具有致密平滑的表面形貌;最佳工艺下样品在550 nm波长处透过率达93%;最低电阻率为4.99×10-4 Ω穋m;8 μm～14 μm波段平均红外发射率在0.3～0.54之间.分析了溅射过程中氧流量百分比和功率对上述特性的影响及各特性间的关系,讨论了薄膜在8 μm～14 μm波段平均红外发射率与其方块电阻的关系.     

辐射测温在钢铁工业中的应用及发射率对测量的影响

采用辅助吹气、侧面瞄准和底部瞄准3种辅助方法,并利用热电偶校正红外测温仪发射率的方法改进了测量钢板温度的辐射测温技术.研究结果表明:带氧化皮的钢板在1 μm附近的光谱发射率约为0.84,全波发射率约为0.85;若将工作波长为1 μm的红外测温仪的发射率设置在0.81～0.87之间,全辐射红外测温仪的发射率设置在0.83～0.87之间,则钢板在1 000 ℃时,单波长和全辐射红外测温仪因发射率波动而导致的测温偏差分别小于4 ℃和7.5 ℃.     

制备工艺对锌铝氧化物(ZAO)粉末红外发射率的影响

采用液相共沉淀法制备了ZAO掺杂半导体粉末材料,系统研究了制备工艺对ZAO粉末红外发射率的影响.借助于TG-DTA、XRD、SEM对材料的热处理温度,晶体结构及表面形貌进行了考察,利用IR-2双波段发射率测量仪对ZAO粉末材料的红外发射率进行了测试.研究结果表明:当反应物终点pH值为8.5、反应时间为2.5h、煅烧温度为800℃,煅烧时间为2h、Al2O3的掺杂量为3%时所得的ZAO粉末的红外发射率最低;ZAO掺杂半导体粉末的晶体结构为ZnO的铅锌矿结构;粒子形状近似为椭圆形,平均粒径为5～10μm;在中红外(3～5μm)和远红外(8～14μm)波段均具有较低的红外发射率.     

加装红外抑制器的直升机红外辐射的计算及测量

计算了光谱在3～5 μm及8～12 μm范围内,加装与机身结构一体化红外抑制器的某型直升机排气系统的红外辐射特性.计算中考虑了排气系统部分蒙皮的红外辐射、双喷管发动机喷气流的红外辐射、背景辐射及大气的吸收衰减对直升机排气系统红外辐射信号的影响.实验发现,一架加装与机身结构一体化红外抑制器的直升机排气系统红外辐射特性的计算结果,与实测结果基本一致.     

光子晶体光纤Fabry-Perot结构温度传感特性研究

提出了一种将光子晶体光纤(Photonics Crystal Fiber,PCF)与单模光纤(Single Mode Fiber,SMF)拼接而成的法布里-珀罗干涉(Fabry-Perot Interferometer,FPI)传感器,形成SMF-PCF-SMF结构,其中PCF为F-P腔。反射谱波长周期为2. 18 nm,条纹对比度达到13. 12 d B。研究了FPI传感器的温度响应,在50～400℃分别进行了升温和降温实验,波长灵敏度为12. 3 pm/℃,线性度大于0. 993。该传感器具有交叉灵敏度低、温度稳定性好、线性度高等优点,可用于工业生产、航空航天、生物医学等温度传感领域。     

红外空芯光纤辐射温度计的研制及应用

为了对冲击发电机的轴套温度进行监测,设计并研制了一种新型的红外光纤辐射温度计.温度计主要由红外空芯玻璃光纤、红外探测器、放大电路及80C552单片机组成.在分析各部分实现功能的基础上,重点研究了环境温度变化对探测器的影响,并实现了数学建模.温度计的工作波长是8~14μm,测量温度范围是60~400℃,测试环境温度范围是25~60℃.利用可精确控温的实物标定炉和环境模拟箱对温度计进行了标定,测量误差小于2%.经过几个月的在线监测,取得了较好的测量结果.     

基于光纤光栅的扭矩测量系统设计

提出一种新的基于光纤光栅(FBG)技术的扭矩测量方法.分析了光纤光栅的传感机理,推导了扭矩与中心波长之间的数学关系,建立了双光纤光栅扭矩测量的理论模型.搭建实验平台,采用曲线拟合算法,对实测数据进行分析和处理,该扭矩测量系统的灵敏度达到22.89 pm/(N·m),最大非线性误差为0.23% FS,符合测量系统的误差要求,验证了此种扭矩测量方法的可行性.对温度补偿实验数据的分析表明:半桥式光纤光栅测量方案具有良好的温度补偿特性,能够补偿温度变化引入的测量误差,从而提高测量精度.     

光纤布拉格光栅传感器在温度计量中的应用前景

光纤布拉格光栅传感器(FBG)是波长编码传感器,它将感测到的信息转化为其响应波长的移动,即用波长编码,与光源起伏、光纤弯曲损耗、光纤连接损耗、光波偏振态无关,具有很强的抗干扰能力,可实现分布式多点实时在线传感,适用于温度、应力、应变等物理量的测量。温度传感是FBG最主要和最直接的应用之一。温度对光纤光栅反射波长的影响是由热膨胀     

红外探测器光谱响应率定标方法

采用新的方法对波长范围1-3μm的红外探测器绝对光谱响应率进行定标.红外探测器的光谱响应率定标是在两套定标系统上利用两种参考探测器实现的.首先在红外光谱比较系统上利用一个平响应的腔式热电堆探测器作为参考探测器,测量待测红外探测器相对于标准探测器的连续光谱响应率;然后在可见一近红外定标系统上,利用低温辐射计和激光器在几个单立波长上进行绝对光谱响应率测量.这样,通过计算就能得出待测红外探测器在每个波长上的绝对光谱响应率.采用上述方法对TS-76探测器进行光谱响应率定标,联合不确定度小于0.95%.     

反应氯气气氛下卤化银光纤原料的超提纯

采用反应氯气气氛下水平区域熔融生长单晶的方法对卤化银原料进行超提纯,反应氯气气氛是由裂解低沸点碳氯化合物得到;化合物的通式为ＣＨ_ｎＣｌ_４－ｎ(ｎ＝０,１,２)．提纯的温度为４５０~５００℃,温区移动速度为０．２~０．８ｍｍ/ｍｉｎ;载流气体Ａｒ的流量为８０~１６０ｍＬ/ｍｉｎ．提纯后的卤化银原料红外吸收光谱显示,在４０００~８００ｃｍ^－１(２．５~１２．５μｍ)区域内的吸收随波长的增加而降低,中红外４０００~６００ｃｍ^－１(２．５~１６μｍ)区域是卤化银材料最佳的传输波段．用此原料制成的光纤可传输３．３~１６μｍ中红外光谱;传输１０．６μｍＣＯ_２激光的损耗为０．３~０．５ｄＢ/ｍ．     

基于光学互易回路的全光纤电流互感器的研究与应用

针对传统有源电磁式互感器易饱和、稳定性与抗干扰能力差、安装受限等问题,本文基于Faraday磁光效应,设计了一种无源全光纤电流互感器,通过旋光角来测量被测电流;设计互感器以HB Spun光纤作为传感元件,无饱和现象,可用于大电流测量;利用光学互易回路,消除光路中温度、光纤缺陷等因素对旋光角测量的干扰;采用反射式光路将电场引起的旋光角放大4倍,实现小电流的精确测量;传感元件采用柔性传感光纤环结构,形状可变,适应复杂空间内电流的测量。对比了不同圈数的柔性光纤传感环与标准电流互感器的测量精度,结果表明,本文设计的光学互易回路可以消除温度对电流测量的影响,全光纤电流互感器在-5℃~70℃全温度范围内精度为0.5,可实现小电流的精确测量。     

新型光学纤维材料的研究

介绍了各类新型光学纤维即红外光学纤维、聚合物光学纤维、液芯光学纤维、激光光学纤维及传感光学纤维材料及其研究进展。     

Effects of gamma radiation on perfluorinated polymer optical fibers

The paper presents the first complex study of gamma radiation effects on a low-loss perfluorinated polymer optical fiber (PF-POF) based on Cytop^® polymer. Influence of gamma radiation on fiber’s optical, mechanical and climatic performance is investigated. The radiation-induced attenuation (RIA) in the visible and near-infrared region (0.4 μm–1.7 μm) is measured and its origins are discussed. Besides attenuation increase, radiation is also shown to decrease the thermal degradation stability of the fiber and to increase its susceptibility to water. With regard to complex fiber transmission performance upon irradiation, the optimal operation wavelength region of PF-POF-based systems intended for use in radiation environments is determined to be around 1.1 μm. On the other hand, the investigated fiber holds potential for low-cost RIA-based optical fiber dosimetry applications with sensitivity as high as 260 dBm⁻¹/kGy in the visible region.     

多模光纤温度传感器系统

研制了钴盐溶液热色传感介质光学双波长差分吸收多模光纤温度传感器系统。自制了光纤耦合器件,采用了锁相电路,利用微机直接进行数字锁相探测,信号相除运算和温度校正。该系统实时显示温度,测温范围30℃—50℃,准确度±0.15℃,分辨率0.02℃,在40℃时6小时稳定性±0.05℃,12小时稳定性±0.18℃。主要用于抗电磁干扰的微波辐射治疗和谷物加热干燥等测温应用。     

A mathematical model of the edge-defined film-fed growth process

A model is presented to simulate the steady-state growth of a fiber produced by the edge-defined film-fed growth (EFG) process. Equations describing the axisymmetric transport of heat in the melt and fiber are discussed. Heat transfer between the system and the surrounding environment is assumed to take place via convection and radiation. Given the fiber translation velocity, the external temperature profile, the die temperature, and the input flow rate or the pressure, asymptotic solutions for the temperature profiles in the melt and fiber, and the melt/gas and solidifying interfacial shapes are developed in the limit of a small melt slenderness ratio (fiber radius/approximate melt height). The effect of process parameters on the shape of the fiber system is investigated.     

光纤电压互感器蝇电光晶体对测量精度的影响

光纤电压互感器中电光晶体ＢＧＯ（Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２）的缺陷,杂质及内部残余应力引起自然双折射,降低仪器的电压测量精度。从理论上分析了晶体在不同方向应力时不同通光方向上的双折射,又从热光效应的原理出发,推导出调制度的变化与温度、电压之间的定量关系,得出调制深度对温度的变化率与调制度本身成正比、与外施电压成正比的结论。因此为提高仪器的温度稳定性,保证必要的灵敏度,必须使施加到电光晶体上的电压合理。ＢＧ     

Stable two-wavelength lasers by use of a double alpha-type fiber cavity with fiber grating mirrors

For high-frequency (20-200 GHz) modulated light sources, we developed and investigated two-wavelength lasers using the double alpha-type fiber cavities with fiber grating mirrors. For variations of polarization states and pump powers, parallel alpha-type coupled cavity lasers were found to be more stable than serial lasers.     

The radiation hardness of silica optical fiber used in the LED-fiber monitor of BLM and BESIII EMC

LED-fiber system has been used to monitor BLM and BESIII EMC. A radiation hard silica optical fiber is essential for its stability and reliability. Three types of silica optical fibers, silicone-clad silica optical fiber with high OH⁻ content (SeCS), silica-clad silica optical fiber with low OH⁻ content (SCSL) and silica-clad silica opical fiber with high OH⁻ content (SCSH) were studied. In the experiment, 12 groups of fiber samples were irradiated by ⁶⁰Co and 3 groups of fiber samples were irradiated by BEPCII background radiation. Radiation hardness: the radiation hardness of SCSH is best and meets the radiation hardness requirement for LED-fiber monitor of BLM and BESIII EMC. The transmission of SeCS and SCSH decreased to around 80% under the ⁶⁰Co-irradiation of 5 Gy and 10 Gy, respectively. The radiation hardness of SeCS is worst because of its silicone cladding. Recovery characteristics: ⁶⁰Co-irradiated by the same doses, there were both more annealable and more permanent color centers formed in SeCS than SCSL, and for the same kind of fibers, as long as the irradiated doses are under a certain amount (for example, less than 5 Gy for SeCS), the higher the doses, both the more annealable and the more permanent color centers are formed.