采用频谱分析技术的高分辨率微位移测量方法

本文提出了具有高分辨率的微位移测量方法。该方法采用频谱分析技术对干涉条纹进行快速傅里叶变换 (FFT)和滤波处理 ,消除了噪声和干扰 ,获得了清晰的干涉条纹。检测处理后的干涉条纹的移动就能准确地测量出位移。采用 CCD摄像机、图像卡和计算机 ,结合本文设计的麦克尔逊干涉仪对压电晶体 (PZT)的位移曲线进行了测量。结果表明 ,该方法能达到极高的分辨率 ,在总采样点为 5 12 ,连续测量时 ,最小分辨率达到 1.3nm。

火箭尾焰的空间外差光谱探测可行性分析

为了跟踪和识别飞行的火箭,利用空间外差光谱仪对火箭尾焰辐射中钾光谱的766.490 nm和769.896 nm两条谱线进行研究。考虑大气分子吸收和大气散射对钾光谱在大气中传输的影响,采用逐线积分法、瑞利散射公式及散射系数与气象视程的关系分别计算763~773 nm波段内的氧气的吸收系数、大气分子及粒子散射系数,使用比尔-朗伯定律计算透过率。通过分析该波段内太阳辐射光谱和大气透过率可知,钾特征谱线处于太阳辐射强度弱、大气传输效率高的位置,从理论上验证了钾光谱探测的可行性。然后使用空间外差光谱仪对在火焰上燃烧的K2SO4进行探测,获得了与理论数据相符的实验数据,为火箭尾焰的空间外差光谱探测方法提供依据。

大气湍流对激光信号传输影响的分析研究

文中介绍了激光信号通过随机大气信道时,大气湍流效应造成了光束抖动、强度起伏,光束扩展和像点抖动等现象。对强度起伏、光束漂移及扩展和相位起伏与到达角起伏进行了理论分析,并在理论分析的基础上设计了实验研究方案,最后得出了相应的实验结果。

光子晶体绿光滤波器的研究

利用传输矩阵法设计了一种适用于绿光波段的光子晶体窄带滤波器，并研究了影响滤波器特性的多种因素。结果表明：适当选取光子晶体结构参数，可将滤波器的中心波长移到绿光波段的532nm处，谱线线宽可达0．0131nm。此外，随着光子晶体周期层数的增加，线宽进一步变窄；当缺陷层厚度减小时，滤波器的中心波长向短波段移动而谱线宽度几乎保持不变；当入射角增大时，滤波器的谱线宽度变窄但变化幅度不大且在小角度范围（0-3°）内宽度几乎保持不变。这种绿光窄带滤光器有望在蓝绿光通信中得到应用。

波导光栅耦合器

介绍了近几年国外波导光栅耦合器的研究和应用情况，重点介绍了光栅参数和波导结构对波导光栅耦合器输入耦合效率的影响以及光栅耦合器在光盘读出头、传感器。

光子晶体制作反射型相位补偿器的理论研究

为了制作新的光子晶体器件,采用传输矩阵法,通过数值计算,研究了3种一维光子晶体制作的反射型相位补偿器。引入反射振幅系数比的两个参数分别对这3种不同结构组成的补偿器进行讨论。分析结果表明,这些反射型相位补偿器都具有反射率极高、相位补偿连续可调等优点。

利用冲击波作用光子晶体产生蓝光的研究

研究了一种利用冲击波作用光子晶体产生蓝光的新方法.通过模拟光子晶体受冲击波作用后折射率的变化,对470nm蓝光,设定光子晶体的参量,研究了冲击波引起光子晶体带隙的变化,计算了需要冲击波的速度,分析了影响蓝光线宽和中心波长的因素.结果表明,变频后的光波线宽随冲击波和固定反射面的距离而变化,距离大时,线宽较小,距离小时,线宽较大,可以利用光子晶体的滤波作用对输出光波线宽进行控制,获得带宽稳定的或变化的输出光波.环境温度变化、光子晶体材料吸收特性影响光子晶体的带隙分布,进而影响蓝光的中心波长.研究结果对研制新的蓝光光源具有重要参考价值,同时也为其他相干光源的产生提供了一种新的技术.

宽谐振区光学纳米天线的谐振

提出了一种有双谐振频率和较宽谐振区域的纳米天线结构。利用有限积分法,计算了由金构成的表面等离子体光学纳米天线的谐振特性,研究了在谐振区域内谐振频率和谐振电场随位置变化的情况。结果表明,在不同谐振频率下存在两个谐振电场,在中间区域,谐振频率为270THz,在侧边间隙区,谐振频率为390THz;激励源为1V/m时,其谐振电场均达700V/m以上,是普通偶极子天线的18倍;第一谐振区域的谐振场集中在10～25nm,在此范围内,谐振电场较大、谐振频率几乎不变;加上折射率为1.5的玻璃衬底后,天线的谐振电场达到800V/m,与没有衬底时相比,谐振频率变化很小。研究的天线结构在高性能的光学纳米天线、太阳能电池和生物传感器方面有潜在的应用价值。

基于DDS的高功率超声波电源的设计

主要实现频率和功率连续可调的超声波电源设计。首先,通过设计直接数字频率合成器(DDS)实现不同输出频率,采用AT89S52控制AD9851的频率和相位控制字;其次,设计功率放大单元满足高功率超声波驱动的需求;最后,通过超声波的发射和接收实验来验证超声波电源工作的性能。实验结果表明该系统具有工作性能稳定、功耗小、可控性强等优点。

随机大气信道对激光信号传输影响的分析

首先介绍了激光信号通过随机大气信道时,大气中的气体分子和大气气溶胶离子、尘埃、雾、雨、霾等对激光信号的吸收和散射效应,造成了对激光信号的能量衰减,接着分析了大气湍流效应对光信号传输的影响,即光束的闪烁、弯曲、分裂。最后,对于不同大气条件下激光信号的传输进行了实验研究,给出了在同一时刻的不同天气条件、在同一天的不同时刻及不同能见度条件下的测试结果,并就实验现象进行了分析。所得到的结果很好地反映了理论分析,为大气通信提供了一定的指导。

含缺陷光子晶体传光特性的实验研究

选择MgF2和ZnSe两种材料设计制作了一维缺陷光子晶体,从理论和实验上对带有缺陷的一维光子晶体的传光特性进行了研究。在实验中,一般用光谱仪来测量通过光子晶体的透射光谱,由于光谱仪价格较贵,这种方法不利于制作实用的光子晶体传感器。我们用CCD和光栅代替光谱仪,利用白光光源代替激光器,建立自动测量实验系统进行了实验研究。实验中利用压电陶瓷来改变缺陷层厚度,模拟缺陷层的变化,通过CCD测量衍射光位置来测量透过的光频。实验结果表明,缺陷层厚度的变化和透射光频率之间呈线性关系,通过测量透射光频的变化,可以测量引起缺陷层变化的物理量,这与理论分析一致,说明本实验方法可行。本实验方法研制实用的光子晶体传感器具有一定意义。

基于FPGA的压电陶瓷驱动电源的设计与研究

压电陶瓷(PZT)微位移器是近年发展起来的新型微位移器件,其具有体积小,推力大,精度高等特点,驱动电源是压电陶瓷微位移器应用中的关键部件。该文通过研究直接数字频率合成技术(DDS)及任意波形发生器的相关技术,采用现场可编程逻辑器件(FPGA)与单片机相结合的模式成功设计了PZT驱动电源。测量结果表明,所设计的驱动电路输出电阻小,负载能力大,电路结构简单可靠,响应速度快,有良好的动态性能。

双波长激光传输特性的室内模拟实验研究

为了研究大气信道在特定条件下对光束的影响,建立基于双波长同信道传输的室内模拟大气实验系统,对不同浓度的雾气和粉尘分别进行了模拟传输实验。结果表明,空气水蒸气密度与衰减系数近似满足线性关系,且衰减系数随波长变大而减小,当雾气浓度达到一定时趋于一致;根据测量数据拟合出粉尘浓度与透射率满足指数关系,符合比尔-郎伯定律;实验测试数据结果与大气散射理论相符合。该实验结果和实验方法对研究大气对光的作用具有一定的参考价值。

光纤F-P微弱磁场传感器

介绍了国外的光纤Ｆ－Ｐ微弱磁场传感器，讨论了它们的优缺点，并提出一种新的光纤Ｆ－Ｐ微弱磁场传感器结构。

光子晶体的反射振幅系数比特性的理论研究

运用光学传输矩阵法,通过数值模拟计算,研究了一维光子晶体中两偏振光(p波和s波)反射振幅系数比的两个参数与其它因素的关系。研究结果表明,对于不同折射率,不同光学厚度组合的一维光子晶体,反射光的振幅系数比变化是不同的。其反射光的相位差随入射角的改变而发生变化,利用相位差可连续改变的特性可以制成效率极高的反射型相位补偿器。

基于ZEMAX软件设计的半导体激光无源光纤耦合系统

为了克服有源耦合装置繁多、调整难度大以及耗时长的缺点,借助于 ZEMAX 软件,通过人工优化的方法,设计出了使用柱透镜进行无源光纤耦合时的最佳耦合系统,给出了系统的数据表、点扩散函数(PSF)图、三维图、全视场点列图和远场光斑仿真图。并根据 ZEMAX 仿真得出的定位尺寸,借助于精密光刻技术和先进硅工艺,制作出了高效的光纤耦合模块,实现了半导体激光器与光纤的无源耦合。这种方法的最大耦合效率可以达到81%,基本接近有源耦合时的最大值85%。

光子晶体压力传感器研究

介绍了一种新型光子晶体压力传感器,利用压力使光子晶体带隙的变化特性制作压力传感器,提出了通过测量透射光的变化来测量压力的检测方法。结果表明:传感器的测量范围和灵敏度与构成光子晶体的材料特性有关,材料弹性模量小时,灵敏度高;2种材料的弹性模量和泊松比相差大时,测量范围小。该传感器体积小、重量轻。

基于ESPI的集成电路封装热特性研究

为了快速有效地测试和分析集成电路封装的热特性,本文以激光电子散斑干涉术(ESPI)为测量手段,在分析了集成电路热学结构模型的基础上,建立了离面位移的响应方程。选用大规模的集成电路CPU486为实验对象,并以动态老化的方式实现了实验样品的功率加载,通过电子散斑干涉方法得到了离面位移的响应曲线,并对其处理得到了热阻-热容关系曲线。实验结果与相关文献数据吻合,表明利用电子散斑测量集成电路封装的热特性是可行性的。

基于冲击波作用于光子晶体实现光学频率变换方法的分析

分析了光子晶体实现光学频率变化的方法。阐述了光子晶体光学频率变换的原理,用软件仿真了冲击波作用光子晶体的折射率变化和带隙变化,分析了冲击波速度和冲击波作用光子晶体时间的长短对光学频率变化的影响,结论表明,冲击波速度越大光学频率的变化量越大,冲击波作用光子晶体的时间越长光学频率的变化量越大。由于利用光子晶体的禁带特性,能够对落入光子晶体禁带中的光波实现全反射,故频率转换效率很高。此种方法在近几年发展起来的可调谐激光器有重要的应用,也是光子晶体一个新的研究领域。

带调谐光纤F-P腔的光纤环腔半导体激光器的频偏特性研究

本文由速率方程出发分析了带调谐光纤Ｆ－Ｐ腔的光纤环形腔半导体激光器的频偏特性，结果表明在低频时的频偏功率比自由运转激光器低，而在高频时则趋于一致．改变调制频率和Ｆ－Ｐ腔的腔长可以改变激光器的频偏功率比，选择适当的调制频率和Ｆ－Ｐ腔参数就能获得不同的频偏特性．