一种新型薄腔法-珀干涉测速系统研究

本文所关注的激光干涉测速技术主要用于测试在冲击波或爆轰波作用下各种材料样品的自由面速度随时间变化的过程,介绍了基于光学谐振腔的选频特性利用薄腔法-珀干涉仪直接测量高速飞片所引起的多普勒频移从而获得其速度信息的设想,并根据此设想构建薄腔法-珀干涉测速系统的技术路线。最后描述了利用该项测试技术实际测量金属箔电爆炸驱动的Kapton膜飞片速度的实验并对实验结果进行了分析。与其它激光测速装置相比,该干涉仪具有体积小、结构简单紧凑和成本低的特点。

基于Parylene膜的法-珀干涉型光纤超声水听器

针对高强度聚焦超声(HIFU)声场测量,提出并研究了一种基于Parylene膜的法-珀干涉型光纤水听器。采用真空气相沉积法在光纤的端面蒸镀Parylene膜构成光纤水听器的法-珀腔,分析了光纤水听器的传感原理和解调原理,建立了HIFU声场检测的实验系统。实验结果表明,基于Parylene膜的法-珀干涉型光纤水听器能准确传感超声信号,其输出与换能器驱动电压的非线性度小于0.01,且与聚偏氟乙烯(PVDF)针式水听器的测量结果基本一致。

大范围高分辨率法-珀干涉仪

法 珀干涉仪有较高的分辨率 ,但是由于受到激光器模间隔的限制 ,测量范围较小。介绍了使用换模锁定法对其进行扩展 ,实现了具有较大测量范围及纳米分辨率和测量精度的法 珀干涉仪 ,扩展了法

用于大范围纳米测量的法布里-珀罗干涉仪

本文在中国计量科学研究院研制的差拍法－ 珀干涉仪基础上，分析了其测量范围过小的本质原因，提出扩大差拍法－ 珀干涉仪测量范围的方法———换模锁定法，将激光频率依次锁定于法－ 珀腔的各个干涉级次，从而突破了激光器调谐范围的限制，拓深了该系统实现大范围纳米测量的能力。实验结果表明，在目前的实验条件下，换模锁定法的采用使该干涉仪的测量范围从原来的０１８ μｍ 左右扩大为１１ μｍ 。本文对实验结果进行了误差分析。

基于环形反射面的全光纤法-珀干涉式折射率传感器

通过在单模光纤后依次熔接一段大芯径空芯光纤和一段小芯径空芯光纤,制作了一种由小芯径空芯光纤形成环形反射面的全光纤法-珀腔。由于这种环形反射面结构的中间通孔适合气体或低粘度液体进出,因此可将其应用于气体或低粘度液体的折射率测量。分析了这种结构形成光纤法-珀腔的机理,并实验研究了这种基于环形反射面的干涉式折射率传感器,得到了这种传感器用于折射率测量时的分辨率约为1.652×10-6。可以预见这种具有环形反射面的法-珀干涉式折射率传感器在有毒、易燃、易爆的气体以及低粘度液体的折射率或含量检测中具有极大的潜在应用价值。

激光加工硅片的膜片式法—珀干涉型光纤压力传感器

分析了多个反射面对单法—珀腔传感器光谱法解调的影响。为降低不参与形成法—珀腔的反射面的反射率以消除这一影响,利用Nd∶YAG激光加工系统在两面抛光硅片中的一面进行了表面纹理化处理。将经激光切割下的已表面纹理化的圆形硅片粘贴在中空玻璃毛细管一端,最后插入单模光纤并封装成非本征(EFPI)光纤法—珀干涉型压力传感器。进行了静态气压测试实验,结果表明:在40～240kPa气压范围内,传感器压力灵敏度为11.9 nm/kPa,线性度为1.51%。

可调谐光纤法-珀腔的低温漂结构仿真设计

针对可调谐光纤法-珀(F-P)干涉仪腔长随温度漂移的问题,利用有限元分析软件设计了新型低温度漂移的F-P结构。首先根据F-P腔干涉原理建立了实验系统,测得原F-P干涉仪的温度—腔长变化曲线,与有限元建模仿真曲线对比验证了模型的准确性。然后在原有限元模型的基础上,利用复合材料设计了新型低温漂F-P干涉仪结构,通过低热膨胀系数的因瓦合金补偿了原结构中碳钢和压电陶瓷之间热膨胀系数的差异。结果证明,优化设计后的F-P干涉仪结构仅是原结构温度漂移的0.24%,达到了设计的目的。

多光束等倾干涉圆环的实验研究

根据多光束干涉理论，推导出等倾干涉圆环直径的计算公式，进一步得出相邻两等倾干涉圆环的直径的平方差是常数，结果与实验相符合。用 Ｆａｂｒｙ － Ｐｅｒｏｔ 干涉仪观察钠双线的等倾干涉圆环，操作比较复杂，难度较大，本文提出一种简捷的调节方法，所测的钠双线波长差值与标准值的误差很小。

基于轻量级并行编程的微位移测量系统设计研究

拍频式法-珀干涉微位移测量具有溯源到时间频率的特性,在测量过程中对于频率变化量的实时测量的要求很高。传统的串行数据采集方式实时性较差,间接地降低了测量结果的精度。针对此问题,将轻量级并行编程技术应用到微位移测量系统中,提高测量数据的实时采集速率。在此基础上设计一种寻峰算法来提高微位移测量中透射光强在峰值处的稳定性。实验结果表明,优化后的测量软件的运行效率得到显著提升,软件实现的寻峰算法在50次寻峰过程中的全局误差保持在6 mV左右,局部误差保持在2~3 mV,该算法可以满足后续位移解调的光强峰值稳定性需求。

杂质吸收对一维光子晶体缺陷模的影响

为了研究杂质吸收对一维光子晶体缺陷模的影响,采用复折射率和法布里-珀罗(F-P)干涉法,计算出掺有吸收杂质的一维光子晶体的缺陷模透射率和反射率随消光系数的变化特征。得出消光系数对一维掺杂光子晶体的缺陷模的透射率和反射率会产生显著的影响。当消光系数由0增加到0.03时缺陷模的透射率由1减少为0。当消光系数由0增加到0.03时缺陷模的反射率由0增加到0.86。消光系数增加时反射波中的缺陷模宽度会增大,而消光系数的变化对透射波中的缺陷模宽度影响很小。