基于FP-LD强反馈的光纤迈克尔逊干涉仪传感系统

针对采用传统自组光纤激光器的光纤传感系统存在成本较高和结构复杂等问题,提出了一种基于商用激光器强反馈的光纤迈克尔逊干涉仪(FMI)传感解调系统。该系统采用商用法布里-珀罗腔型半导体激光器(FP-LD)为光源,由直流电源直接驱动,经FMI的反射、干涉后对其形成强反馈;利用多纵模激光拍频解调技术实现对FMI的传感解调,将FMI光域干涉光强的变化直接转化为电域拍频包络的变化。研究了不同FMI臂长差时拍频信号随温度的变化过程及传感系统灵敏度。实验结果表明:当臂长差分别为0.45、0.40 m时,灵敏度分别为325、358.33 kHz/℃。

基于束流相空间拍频产生锁模自由电子激光的物理机制研究

提出基于束流相空间拍频产生锁模多色自由电子激光的方案,利用带有能量啁啾的电子束流和上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)上的两个调制段-色散段结构,在束流中通过拍频形成多个流强脉冲串,并在此基础上进行高次谐波辐射,产生锁模多色自由电子激光辐射脉冲。模拟结果表明,利用264 nm的种子激光,可在束流中形成18次谐波的群聚分量,并能最终产生中心波长约14.58 nm的锁模多色FEL辐射。

用注入锁模法改善DFB激光器的频率响应

验证了通过注入锁模方法,分布反馈(DFB)半导体激光器的频率响应可以得到明显的改善.实验中通过一个环形器,将主激光器的输出光注入到从激光器·测量了从激光器在有注入光和没有注入光时的光谱和频率响应·发现在不同的注入光强度和波长下,激光器的调制带宽和弛豫振荡峰频率会发生变化·通过适当选择注入光的强度和波长,频率响应可以得到改善.激光器频率响应的改善可以用两个模式的拍频来解释,一个模式是从激光器的主模,另一个是主激光器的模式,该模式与从激光器的边带重合.该理论与实验结果符合得很好.

双向平均光速各向同性的实验检验

用抗共模干扰的激光拍频法使激光器频率不稳定引起的拍频误差减小到Δνν＜２×１０－２０。用外差移频技术实现周期的细分，再辅以微机存贮技术使频率差分辨率达到１×１０－４Ｈｚ。实验检验双向平均光速各向同性达到Δｃｃ＜１×１０－１８的精度。这一实验结果比国外最高的检验精度Δｃｃ≤２．

石油机械大尺寸零件精密测量装置研究

研究了一种可用于工业现场进行大尺寸零件精密测量的装置。该装置以有高稳定性和强抗干扰能力(室外时频率稳定性可达10-7)的双纵模热稳频He—Ne激光器为光源,其拍频频率约为790MHz,拍频波长λ约380mm,拍频波长为测量基准;以拍频波节点为对准标志,最邻近节点到被测点的尾数间距x1,x2用组合于同一光路中的分系统激光干涉仪测量,分辨率为0.08μm的方法来进行大尺寸L的测量。测试表明,此装置具有很好的环境适应性和同类仪器中最高的频差稳定度。整个测量系统可在0～20m范围内工作,测量不确定度优于±30μm/10m。对石油机械大尺寸零件测量的环境性和高精度性研究具有重要意义。

一种大范围高精度的光电测量装置研究

为解决大尺寸测量的环境性和高精度性的矛盾问题，介绍了一种可用于工业现场大尺寸零件精密测量的装置。该装置以双纵模热稳频He-Ne激光器为光源，其拍频频率约为729MHz，拍频波长约412mm；以拍频波长为测量基准，拍频波节点（过零点）为对准标志，用粗估的方法获取整数倍拍频半波长的长度，用组合于同一光路中的分系统激光干涉仪（分辨率为0．08μm）测量最邻近节点到被测点的尾数长度。测试表明，此装置具有很好的环境适应性和同类仪器中最高的频差稳定度。整个测量系统可在0～20m范围内工作。测量不确定度优于±30μm／10m。

四频差动激光陀螺工作点的选择

当四频差动激光陀螺工作于增益曲线上左、右旋陀螺比例因子相等位置时,误差因素在拍频的差动中得到较好的抵消,因而具有较优的性能。为了从实验上寻找该最佳工作点,对四频差动激光陀螺拍频表达式进行了分析,发现静态下和频的电压扫描曲线呈抛物线变化,而且当左、右旋陀螺比例因子相等时,和频的电压扫描曲线处于转折点。设计了实验通过和频电压扫描曲线得到了理论最佳工作点,在不同工作点下对陀螺进行测试,根据其零偏稳定性随工作点的变化趋势,得到了实测最佳工作点。对某型5个陀螺的多次实验表明,由和频电压扫描曲线得到的理论最佳工作点与实测最佳工作点基本一致,最大误差2Hz。该方法可作为四频陀螺选择最佳工作点的参考方法。

基于多纵模光纤激光器的有源位移传感器

提出并实现了一种基于多纵模分布布拉格反射（DBR）光纤激光器的有源位移传感器,利用多纵模DBR光纤激光器的各纵模之间的拍频（LMB）进行传感。该传感器采用等强度悬臂梁结构,通过激光器各纵模之间拍频的变化来测量悬臂梁自由端的位移。在-60.17-59.75 mm的位移变化范围内,拍频从273.85-272.908 MHz基本成线性变化,线性拟合度达到0.9993,与理论推导相吻合。重复测量表明,该传感器的稳定性很好。根据测量仪器的最小分辨度以及频谱线宽,该传感器的测量精度为3.8×10-3mm。

模牵引效应对双频He-Ne激光器拍频稳定性的影响

为了提高利用压电元件稳频的双频激光器的拍频稳定度,分析了各种误差因素尤其是模牵引效应的影响。考虑模牵引效应后,拍频稳定度的理论值主要由程长、增益和温度的稳定度决定。在恒温室内,同一激光器使用普通电源时拍频稳定度为4.5×10-8,使用高稳定度电源时为1.2×10-9。测量了拍频与电流和温度的关系,证明增益和温度对拍频稳定度有较大影响。因此对采用压电元件稳频的双频激光器,除了稳频精度要高,还必须采用高稳定度电源并消除温度的影响,才能达到较高的拍频稳定度。