超高速分幅相机中的无鬼像光学系统

超高速光电摄影系统是目前最常用的一种高速摄影设备。在进行超高速光电分幅相机光学系统的设计时,由于面数较多、结构较为复杂,很容易在像面附近形成鬼像,从而影响成像的锐度和对比度,干扰目标的识别。为了解决鬼像的问题,本研究从光学系统中的关键器件像增强器出发,分析了鬼像形成原因,并进一步采用光纤面板对像增强器进行了优化设计,从而克服了鬼像问题。采用本光学系统组成的超高速光电分幅相机拍摄了高压火花放电的过程,实验结果表明,得到的图像无鬼像。利用该系统可以方便地进行纳秒时间尺度的超高速摄影实验研究,拍摄的照片无鬼像,有利于目标的精确识别和解读。     

绿敏光致聚合物的脉冲全息记录性能增强研究

对绿敏聚乙烯醇／丙烯酰胺体系的光致聚合物材料开展了光敏剂浓度、单脉冲能量密度、脉冲重复频率、非相干光预曝光等参数优化及脉冲全息记录性能增强研究,发现曙红Y染料浓度为3×10-5w／v时需要310mJ／cm2的曝光量可达到79％的衍射效率,单脉冲能量密度为0．35mJ／cm2时仅需122．5mJ／cm2的曝光量即可获得92％的衍射效率,提高脉冲激光重复频率及采用非相干预曝光对材料的最大衍射效率无明显提高,但可以有效提高材料的感光灵敏度,预曝光量为50mJ／cm2时可将光致聚合物材料的感光灵敏度从105nd／cm2提高到52．5mJ／cm2。     

全光纤电流互感器λ/4波片制作工艺

根据全光纤电流互感器（FOCT）的光路结构及其工作原理,分析了/4波片的制作效果对FOCT的影响,研究了/4波片的制作工艺,得出了影响波片制作效果的主要因素。通过选择合适的材料和工艺方法,获得了性能优异的全光纤/4波片。试验结果表明:该方法制作的波片提高了FOCT的性能,使其满足了0.2 S级测量用电子式电流互感器的准确度要求。     

高能X光闪光照相中CCD相机的MTF

鉴于CCD相机系统在奈奎斯特频率附近出现的较严重的像元对信号的调制现象,提出了一种空间全分辨的概念,对CCD的调制传递函数(MTF)进行了分析.模拟了高能X光闪光照相环境及CCD器件性能参数对CCD的MTF的影响.得出了CCD相机极限分辨率的决定因素是CCD像元尺寸,高能X光闪光照相环境是影响CCD的MTF的重要因素的结论.在CCD像元尺寸受限的情况下,尽量减少高能X光闪光照相环境的影响成为改善CCD相机MTF的最有效途径.     

利用近红外扩散相关谱同时测量生物样品光学特性和动态特性

由于近红外光对于大多数生物样品具有较高的穿透深度,因此近红外光谱技术广泛用于生物医学、化工、食品安全以及农产品等领域的无损检测,但是多局限于生物样品的光学性质测量,即光吸收测量.利用最新研制的近红外光扩散相关谱系统和采用脂肪乳作为生物样品的替代物,同时测量了国产30%脂肪乳的光学特性和动态特性,约化散射系数约为303 cm~(-1),吸收系数约为0. 037 cm~(-1),30%脂肪乳稀释为0. 85%(体积比)浓度后的布朗扩散系数约为8. 40×10~(-9)cm~2/s,根据Stokes-Einstein关系可推算出脂肪乳的颗粒半径约为253 nm;研究了脂肪乳随时间演化特性,在七天时间内约化散射系数上升106%,布朗扩散系数下降到63%,研究表明利用近红外扩散相关谱系统的光强衰减可以获得生物样品的光学特性(约化散射系数和吸收系数),利用光强随时间的波动可以获得生物样品的动态特性(布朗扩散系数),因此能够更加准确的测量生物样品的性质变化,为生物样品检测提供一种新的技术手段.     

光纤位移干涉仪测高速漫反射面速度误差分析

首次从理论上分析基于单模光纤的位移干涉仪用于高速漫反射面速度测量的相位误差,包括来源和大小及其与系统各参量的关系.计算了光束从光纤出射,经漫反射面反射,再耦合进单模光纤的光场表达式.结果表明,相位误差的来源包括两部分:光束传输衍射效应及漫反射面表面的随机相位特性.由相位误差引起的位移和速度相对误差都在10-6量级,并且同时采用VISAR和光纤位移干涉仪来测量爆轰加载下铜飞片的速度轨迹.实验结果表明,单模光纤位移干涉仪的实际测量精度可以和VISAR相当,证明了单模光纤位移干涉仪用于高速漫反射面速度测量的可行性.     

无源光纤探针在爆轰实验中的应用

利用熔石英在冲击作用下发光的特性开发了一种测量冲击到达时间的无源光纤探针技术。当冲击波阵面到达光纤探针端面时会产生一个瞬时光信号,这个光信号经光纤传输到光电探测器,变换为电信号后由示波器记录,通过判读就可以知道冲击波阵面到达光纤探针的时刻。该探针无需外加信号源,响应时间可达亚纳秒,抗电磁干扰,可对非金属材料进行直接测量。目前,该探针在爆轰实验测试中得到了大量的应用,本文给出了利用光纤探针测量LY12样品中的冲击波速度、电炮加载的Mylar膜飞片的平面性以及GI-920炸药的爆轰波形的实验方法和结果。     

主振荡功率放大相干合成系统的相位误差分析

在采用主振荡功率放大(MOPA)结构和外差方法实现激光器的相干合成中,由于各种因素的限制,不能保证各支路激光的相位完全一致。建立了反馈控制的相位误差分析模型,并对引起相位误差的因素进行了分析,包括电路延迟、电路输出的电压噪声、电路输出电压和相位调制器半波电压的不匹配、以及空间光路的扰动等,其中空间光路的扰动影响较大。进行了相干合成实验,当敲击分光镜时,空间光路发生变化,造成相位控制精度下降和相干合成的效果变差。     

可判向光纤位移干涉仪在振动测量中的应用

提出了基于光学多普勒效应和外差方法设计的可判向光纤位移干涉仪,装置采用光通信行业中已经发展成熟的器件,主要有带尾纤的半导体激光器、1×2光纤耦合器、三端口环形器、光纤探头、3×3光纤耦合器、探测器以及示波器等构成.在原有结构的基础上,增加了光纤放大器和光纤滤波器,大大提高了信号光光强.结合李萨如图形给出了可判向光纤位移干涉仪的信号处理方法.利用该干涉仪测量了压电陶瓷的振动,实验表明能够测量的最小振动峰峰值为0.43 μm,并根据实验分析了干涉仪测量微位移的一些制约因素.研究表明,制约干涉仪测量微位移能力的主要因素是3×3光纤耦合器的非理想性,如3×3光纤耦合器输出干涉信号的位相差不恒定.     

一种高消光比微秒脉冲光开关的设计及应用

研究全息干板的时间响应特性需要系列宽度的光脉冲,而微秒光脉冲需要通过外置开关来实现.目前广泛使用的电光开关、声光开关存在消光比低或光能利用率不够等缺点,为得到宽度合适、消光比高、光能利用率高的微秒光脉冲,设计了由快开快门和爆炸快门相结合的开关系统.该系统不受光偏振态和波长限制,抗干扰能力强,结构简单,适用范围广,脉冲前后沿均小于15μs;输出宽度可通过延时在一定范围内调节,消光比达50000倍,透射率大于90%.讨论了系统的工作原理及实现方法,测量了该开关输出光脉冲的典型波形,并对开启时间的漂移进行了讨论;此开关已在全息干板互易律失效规律的实验研究中得到了较好的结果,为快开快门和爆炸快门的使用提供了一个新的应用领域.