基于里奥滤光器的太阳窄带观测系统全视场频率漂移高精度测量方法(特邀)

针对地基大口径太阳望远镜的基于里奥滤光器的太阳窄带观测系统存在的频率漂移问题,提出了在线全视场频率漂移测量方法,并在NVST高分辨太阳光球观测实验系统进行了实测验证。实测表明,对全视场的频率漂移测量误差RMS小于0.1 pm。利用该方法测得的系统频率漂移可用于校正磁像仪的全视场频率漂移,提高太阳大气的磁场和速度场测量精度。

新型分布式布喇格光纤光栅传感系统的研究

提出了一种新型分布式布喇格光纤光栅(FBG)传感系统。为了满足一个大型工程同时监测上百个不同位置的要求,将这一百个点分成若干组,每组构成一个小区域,每个小区域由四个波长相同的光栅组成,这样就满足了在一条光纤上刻一百个光栅的要求。当某点温度发生变化时,该区域的最高温度可测得;若此最高温度超过警戒温度,则系统发出报警信号,进而对这个小区域进行整体降温处理。在理论分析的基础上,对多组不同波长的光纤光栅进行了温控对比实验,在10～110℃的温度范围内,FBG的中心波长随温度变化呈良好的线性,线性度达到99.6%以上。实验表明该系统具有精度高、适用于分布式多点测量的特点。

相似模拟实验中光纤光栅传感检测研究

为探索相似模拟实验新的检测方法,研究了光纤光栅传感技术在相似模拟实验中的应用。采用在模型中埋设光纤光栅传感器的方法,检测采动过程中上覆岩层的应力变化。实验选用1.2m×0.12m平面应力模型,光纤光栅传感器选用无封装裸露光栅,分布有五个光栅点。为作对比分析,两光栅附近埋设压力传感器。结果可知,岩层应力变化可使光栅发生波长漂移,其变化趋势与压力传感器测试结果相一致,可以反映应力的变化规律。光纤光栅传感技术可以被应用于相似模拟实验中的应力检测,这对于提高相似模拟实验的检测手段具有重要的意义。

波长漂移对近红外光谱PLSR分析模型的影响

在近红外光谱分析过程中,单台仪器在不同时间的波长变化及多台仪器间的波长一致与否会对化学计量学定标模型的校正及传递效果产生影响,上述问题可以统一为波长漂移对定标模型的影响。以分析小麦粉中粗蛋白含量为例,首先结合不同谱区光谱数据,利用偏最小二乘回归(PLSR)方法建立了两个定标模型。再由计算机生成不同类型、不同幅度的波长漂移信息,并叠加至验证集样品光谱中,使新光谱相对于定标集光谱产生波长漂移信息。通过考察原定标模型对新光谱的预测与校正情况,研究了波长漂移对PLSR定标模型的影响。结果表明:相对于定标集样品光谱,验证集光谱中无波长漂移信息时,模型的预测标准差(RMSEP)不超过0.3%,预测相关系数不小于0.98;验证集样品光谱在不同波长处的波长漂移信息为一恒定值时,模型的RMSEP会随波长漂移幅度的增大而增大,波长漂移量为-32 cm^(-1)时对应RMSEP为3.69%,预测相关系数变化不大;当验证集样品光谱在不同波长处的波长漂移信息随机变化时,基于长波区光谱所得原始模型的预测结果几乎不受影响;当含有不同波长漂移信息的一系列样品光谱加入到定标集对长波区PLSR分析模型进行校正时,校正后模型的RMSEP为0.3%,几乎不受波长漂移信息的影响,但模型的回归因子数从3显著增大到8,其稳健性变弱;总的来说,当仪器存在波长漂移且幅度不大时,模型预测相关系数几乎不受影响,可通过对预测结果的校正来改善RMSEP,以保证分析结果的准确性。该研究为确定仪器设计参数及分析方法的操作规程,提高近红外光谱分析结果的可靠性提供了实验依据。

扫描式电感耦合等离子体光谱仪谱线峰位移的机理研究

通过对扫描式电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)出射光谱线峰位移(Δλ)的机理研究,发现温度的变化、波长的变化以及光谱仪机械的系统误差是产生谱线峰位移的主要因素,首次测量了谱线峰位移与波长变化之间的非线性函数关系曲线Δλ-λ,以及谱线峰位移与温度变化之间的非线性函数关系曲线Δλ-T,并用多项式方程表达了这些函数关系.本研究还发现,不同的光栅单色仪有近似相同的Δλ-λ函数关系曲线,但是Δλ-T的函数关系曲线却很不相同.利用这些非线性函数方程式,设计开发了扫描式ICP-AES光谱仪的智能波长校正装置(IWC),用它取代传统的局部恒温系统及谱线描述法进行样品分析的结果表明,智能波长校正的ICP光谱仪(ICP—IWC)谱线峰定位精度高,具有省时、安全、结构简单的特点,有广阔的应用前景.

波长漂移对菲涅尔透镜影响的严格矢量分析

为了严格分析入射光波长相对相位型菲涅尔透镜的设计波长发生漂移时对其聚焦特性的影响,采用时域有限差分方法作为严格的矢量分析工具,得到了相位型菲涅尔透镜的光焦度与入射光波长以及衍射效率与入射光波长的关系曲线。仿真结果表明:与标量理论结果类似,菲涅尔透镜光焦度随入射光波的增加总体呈线性上升趋势,衍射效率随入射光波长漂移时设计波长下降,且衍射效率低于标量理论分析结果。

一种光纤Bragg光栅流量传感器二维数值模拟研究

提出了一种双光纤Bragg光栅流量传感器模型,应用有限元软件ANSYS对模型进行了二维模拟,模拟说明流体流量和FBG2的光纤布喇格光栅中心波长漂移量之间有良好的关系。尤其在测量流量大于0.01m3/s时,FBG2的布喇格中心波长漂移量和流量有很好的线性度,达到0.9920,灵敏度达到12.017nm/(m3/s)。

基于内置光栅的大功率激光二极管

研制了一种用作光纤激光器泵浦光源内置光栅的976nm激光二极管,分析了外延结构和芯片平面结构设计,并着重对内置光栅进行了理论分析和设计,通过技术研究和工艺优化,研制出了满足系统工程应用的激光二极管,其主要光电性能参数如下:中心波长为976±1nm;光谱半宽小于等于1nm;中心波长温度漂移系数小于等于0.1nm/℃;输出功率大于等于10W;发光条宽度小于等于100μm。

一种新颖的光纤光栅传感器网络

提出一种新颖的光纤光栅传感器设计方案,使传感器对环境温度的变化引起的Bragg波长漂移进行自动补偿,而只对探测目标的空间位移做出线性的反应.从而实现不受环境温度影响的空间位移传感器网络,在环境温度变化的干扰下对目标物体空间位移的长距离高精度探测.

等离子体柱中的短波漂移旋涡

本文研宄等离子体柱中短波漂移非线性波。我们推导出柱坐标系中描述该波的非线性耦合方程组,求出一类不同于在笛卡尔坐标系中得到的偶极旋涡(vortex)的新解。这类新解由轴对称和反对称两部分组成,称之为径向旋涡。

用智能波长校正的扫描式电感耦合等离子体光谱仪测定高炉渣中7种元素成份

本文利用作者所在实验室发现的，光栅单色仪的出射光谱线峰漂移与温度变化以及波长变化间的非线性函数关系，以及在此基础上所开发的扫描式ICP－AES光谱仪的智能波长校正装置，取代传统的局部恒温系统，测定了高炉位中的Si，Ca．Mg，Mn，Fe，Ti，Al7种元素成份。测定结果与标样的鉴定值一致，测量的相对标准偏差（RSD）为1．X％。智能波长校正装置的波长校正结果与话线峰描迹结果的比较表明，该智能彼长校正装置是有效的，具有省时、安全、结构简单的特点，有广泛的应用前景。

液晶相控阵器件色散特性分析

相控阵器件具有色散的作用,而激光器中心波长通常会产生一定漂移,也具有一定光谱宽度,导致大角度偏转情况下,激光光束位置与光功率分布发生改变。针对这一问题,通过液晶空间光调制器与级联液晶偏振光栅两种相控阵器件色散理论,推导出组合液晶相控阵器件波长与坐标之间的关系公式。结合激光光源的光功率谱分布与单模激光的截面功率分布公式,推导出高斯光束经过组合液晶相控阵器件后的光功率分布公式。针对公式计算上的困难给出了简易计算方法。结合特定实例,计算出1000 km外色散特性以及波长漂移引起的位置偏差,色散特性以及光谱宽度引起的光束截面功率分布。根据设定系统参数与偏转角度分析了液晶相控阵器件色散特性对能量收集的影响,分析结果表明:激光光束截面功率向色散方向延伸,偏转角度越大,色散引起的变化越严重,中心位置偏移越严重,峰值位置功率密度越低。

特殊复合整形棱镜的设计

本文根据半导体激光器的发光特性和棱镜的光学折射性质,设计了一组用于半导体激光系统的特殊复合整形棱镜。当波长漂移为±30nm时,其出射角的改变量仅为一般复合整形棱镜变化量的1/58。该复合棱镜可用于可擦光盘存贮、激光打印及光学信息处理等。

磁化热等离子体中短波漂移阿尔芬涡旋

本文研究低β磁化热等离子体中非线性短波漂移阿尔芬波。我们导出了描述磁化等离子体中短波漂移阿尔芬波的非线性方程组,求出了该方程组的偶极涡旋解,这种解属于Rossby型涡旋,涡旋的势在离涡旋中心远处的渐近行为是按指数衰减的。

差分吸收NO_2激光雷达波长漂移和能量波动对浓度反演的影响

为评估差分吸收二氧化氮激光雷达中激光器的稳定性对反演浓度的影响,以NO_2的吸收谱和激光雷达方程为基础,分析了波长漂移和能量波动对距离分辨差分吸收激光雷达浓度反演带来的相对误差。采用两台Nd:YAG激光器的354.7nm波长分别泵浦两台染料激光器的方式,产生差分吸收探测所需的两个波长λon(448.10nm)和λoff(446.80nm),搭建探测大气NO_2实验系统,并就波长漂移和能量波动对NO_2浓度反演影响进行了实验验证。实验结果表明:在没有稳频条件下,当λon和λoff波长漂移≤0.005nm时,引起的浓度相对误差为≤3%;能量波动对反演浓度没有影响,但能量降低减小探测距离,当能量下降≤5%时,探测距离≤100m,实验结果与理论计算基本一致。最后,开展了大气NO_2浓度实验观测,获得实验期间水平及垂直高度0.5~3km内NO_2浓度的分布廓线,系统稳定可靠。本方法为实用化NO_2差分吸收激光雷达的设计及应用提供了理论依据及技术支持。

波长扫描光纤干涉仪动态扫描特性的研究

建立了用于绝对距离测量的波长扫描光纤干涉仪实验系统。采用了可调谐外腔半导体激光器作为波长扫描光源。研究了光源扫描过程中，输出光功率、波长的动态特性。分析了波长扫描随机漂移的来源及其统计分布，得到了其分布参数对输出信号的影响，为系统的优化设计提供了理论依据。

基于焦耳热的光纤布喇格光栅电压传感器研究

设计了一种基于焦耳热的新型光纤布喇格光栅电压传感器以用于小电压的精确监测.实验中通过真空蒸镀法在光栅周围镀上一层金属镍,并将光栅密闭封装在充满气凝胶的铜管中.电压传感通过所镀金属镍层在通电过程中产生的焦耳热引起栅区温度升高,导致光纤光栅反射谱中心波长漂移,从而实现电压与光纤光栅中心波长漂移量的变换.实验表明,封装后的直流电压灵敏度达到520pm/V2,并可用于较低频率的交流传感,且系统结构简单、精度高、易于实现.

电感耦合等离子体光谱仪升级改造中几个问题的探讨

探讨了电感耦合等离子体光谱仪 (ICP -AES)升级改造过程中的几个主要问题 :升级改造的总体方案 ,计算机软硬件、接口电路、驱动电路、驱动程序、波长校正、光路校正以及检测器等因素对升级改造后仪器性能的影响。

泵浦线宽和波长飘移对全固态Tm激光器性能的影响（英文）

为了研究泵浦带宽和波长飘移对全固态激光器的影响,进行了光谱分析和热效应分析,该分析是在准三能级Tm:YAG激光器上进行的。提出光谱模型和晶体热模型,用来研究不同泵浦带宽下Tm激光器的效率和热效应。在Tm激光实验中,结构紧凑、高效率的键合Tm激光器得到验证,中心波长输出在2 013.2 nm。这一激光器的泵浦源是0.1 nm窄线宽的光纤耦合激光二极管,其输出波长是784.9 nm。最大输出功率为7.96 W,斜率效率为62.5%,光-光转换效率为53.3%。当耦合透过率为3%时,激光功率从1.87 W增大到14.93 W,激光波长从2 013.25～2 014.53 nm飘移。当耦合透过率为5%时,输出波长从2 013.91 nm飘移到2 014.26 nm。尽管晶体的最高温度会稍有上升,但0.1 nm窄带宽泵浦可以有效提高激发效率,因此具有更高的激光效率。通过综合考虑泵浦带宽和波长飘移以及增益介质的光谱分布,该研究可以扩展到其他固体激光器来选择泵浦源,有助于实现高效的激光系统。

二维光编解码链路监测系统环境温度补偿算法研究

为解决二维光编解码接入网链路监测系统中反射光脉冲信号随温度变化的问题,提出了一种温度补偿算法。动态分析了检索脉冲光信号与二维光编码器互作用过程,推导得出编码光纤光栅中心波长温度漂移与反射光信号波形表达式,确定了补偿系数,给出其随温度变化的动态关系。搭建了实验系统,获得编码光纤光栅中心波长随温度变化系数为0.00932 nm/℃,通过温度补偿的系统可在-30~80℃环境正常工作,实现光纤链路状态精准判决。