基于光纤耦合激光器的光速测量系统设计及综合性物理实验教学探讨

光速测量及应用系列实验是体现综合性特点的重要物理教学实验之一。本文以基本的激光相位比较法为设计原理,基于光纤耦合半导体激光器自主搭建完成了光速测量实验系统,并结合PC数字示波器对大量数据进行了拟合处理,有效提高了实验精度;同时利用光速基本测量巧妙设计了透光介质折射率测量的应用实验。并结合以上实验设计过程对综合性物理实验的教学内涵和新模式进行了探讨。

多波长光纤耦合激光治疗社区获得性肺炎的临床研究

目的探讨多波长光纤耦合激光治疗社区获得性肺炎的疗效并探讨治疗作用,为该病的临床治疗提供参考。方法将选取2013年6月至2015年12月我院内一科社区获得性肺炎住院患者60例,按就诊顺序号简单随机分成对照组30例、治疗组30例,对照组采用盐酸左氧氟沙星药物治疗,治疗组在对照组的基础上联合多波长光纤耦合激光治疗机照射胸部治疗,进行疗效对比分析。结果对照组治愈22例,好转8例,无效0例,住院时间(8.9±2.51)d,治愈率为73.33%;治疗组治愈27例,好转3例,无效0例,住院时间(6.00±1.42)d,治愈率为90.00%。治疗组的临床治愈率(90.00%)较对照组治愈率(73.33%),明显效果(P<0.05);治疗组的住院天数(6.00±1.42)明显较对照组住院天数(8.9±2.51)少,差别具有统计学意义(P<0.05)。结论本研究表明盐酸左氧氟沙星联合多波长光纤耦合激光治疗社区获得性肺炎效果显著,有控制感染,促进炎症吸收,缓解症状,缩短病程,防止并发症,提高治疗效果,值得在住院患者中推广应用。

多波长光纤耦合激光治疗机辅助儿童支气管肺炎80例得临床疗效观察

探讨多波长光纤耦合激光治疗机辅助治疗儿童急性支气管肺炎的疗效分析。方法:选取2019 年6月至2020 年6 月本院收治的儿童急性支气管肺炎的患者80例,随机分为两组,每组40 例。两组患者均使用平喘、退热、营养支持以及镇咳等基础药物,对照组在此基础上使用头孢唑啉注射液辅助治疗,研究组在此基础上使用多波长光纤耦合激光治疗机辅助治疗。比较两组患者的治疗效果,对比两组患者的临床症状得到改善的时间和住院时间方面。结果:观察组治疗效果显著高于对照组(P<0.05);观察组临床症状改善和住院时间显著优于对照组(P<0.05)。结论:在治疗儿童急性支气管肺炎方面使用多波长光纤耦合激光治疗机进行辅助治疗,能够有效提高患者的临床效果,缩短住院时长,缓解症状,值得在临床上进一步推广和应用。

激光剥蚀-扇形磁场电感耦合等离子体质谱法同时测定锆石U-Pb年龄和微量元素含量

激光剥蚀-扇形磁场电感耦合等离子体质谱(LA-SF-ICP-MS)具有高灵敏度特征,被广泛应用于锆石等含U矿物原位微区U-Pb定年研究,但磁偏转式质量分析器的使用导致该质谱仪扫描速度相对较慢,可能影响U-Pb同位素与其他关键微量元素的同时采集。本文通过优化仪器信号稳定性和实验方法,对目前常用的7种锆石U-Pb标准样品进行U-Pb定年和Ti、REEs、Hf等关键元素同时定量分析,探讨了多元素同时分析方法的可行性及对于U-Pb定年结果的影响。实验结果表明,相对于LA-SF-ICP-MS仅检测U-Pb同位素方法,同时开展多元素含量检测可能会使U-Pb同位素信号强度稳定性下降,导致单点U-Pb年龄结果误差及离散程度增大。与仅测定U-Pb同位素年龄的测定结果相比较,根据不同锆石样品中U-Pb同位素含量高低,多元素同时检测获得分析点的206Pb/238U年龄和207Pb/235U年龄变化范围不同程度地增大,其中207Pb/235U年龄受影响明显,单点207Pb/235U年龄误差从~1.5%增大至~2.0%,单点年龄的相对标准偏差(RSD)从0.5%~1.3%增大至1.2%~3.3%。尽管如此,多元素同时检测方法对于各样品最终测定年龄没有明显的影响,相对于TIMS年龄,各样品的谐和年龄和206Pb/238U加权平均年龄偏差分别小于1.0%和0.7%,完全满足U-Pb同位素地质年代学测试要求。同时测定锆石样品中的关键微量元素含与其推荐值相对误差小于10%。因此,采用LA-SF-ICP-MS可以同时准确地测定锆石U-Pb年龄和微量元素含量,该方法亦可用于其他副矿物U-Pb年龄与关键微量元素同时测定。

用于荧光显微技术的多波长激光耦合系统

为了满足荧光显微镜技术对多波长单模耦合输出激光的需求,研究了400~680 nm内多波长激光耦合进单模光纤的技术,设计了三片式耦合透镜组很好地消除了不同波长耦合时的色差以提高耦合效率,同时考虑光纤耦合调试难度大的问题,设计了能快速简单完成耦合调节的耦合光纤部件结构以及耦合调试的方法,通过实验测试荧光成像常用的4种波段激光(405,488,561,638 nm),耦合效率均大于65%。实验结果达到了较高的光纤耦合水平,证明该多波长激光耦合器性能优异。同时,由于耦合器装调简单且成本低,本文的工作具有进一步商业化的价值,且为多波长单模耦合激光器国产化打下了坚实的基础。

光纤耦合二极管端泵2μm CW双掺Tm,Ho∶GdVO_4激光器

同YLF和YAG基质相比,在TmHo∶GdVO4晶体中Tm3+离子在800nm附近有非常强的和宽的吸收带,所以该晶体非常适合商品化的GaAlAs激光二极管泵浦.在液氮制冷晶体条件下,利用光纤耦合激光二极管及消色差光学耦合系统端面泵浦双掺5%Tm,0.5%Ho∶GdVO4晶体,在泵浦功率14W、泵浦波长794nm时,实现了2.048μm激光输出,连续运转输出功率3.6W,相应的光光转换效率为25.7%,斜率效率26.6%.相对于吸收的泵浦功率,光光转换效率为35%.由于Tm3+离子间的交叉弛豫效应,泵浦量子效率达到1.3.

光纤耦合激光器驱动与控制技术研究

针对一种将多个半导体激光器(LD)芯片串联驱动,通过光纤耦合进行功率合成,构成光纤耦合高功率输出激光模块的特殊驱动要求,研发了小型化高效率激光电流源组件和小型化高效率半导体制冷(TEC)LD模块温度控制组件。组件工作温度范围为-45℃～55℃,实验证明达到了设计性能指标要求。建立了LD模块驱动电流源电路的数学模型,提出了LD模块电流源控制电路的数字化实现方法,并利用ADuC831单片机实现了数字化设计。给出了一种基于TEC的LD模块温度控制组件的结构,建立了简化、实用的温度控制系统数学模型,对TEC的性能系数ξ、控制端的热量Qc和TEC的工作电流I进行了寻优控制,减小了激光器输出波长随温度的漂移。

水导激光微细加工中激光与水束光纤耦合技术

为了保证水导激光微细加工中会聚激光与水束光纤的耦合效果,建立了由一个高精度耦合对准检测调整系统和一个特殊结构耦合装置组成的新的耦合系统,并提出了新的耦合对准方法。由于激光要经过空气层、玻璃层、水层进入水束光纤,因此根据计算结果,采用激光烧斑法来确定会聚透镜与水束光纤起始端(喷嘴孔)的距离;研究了激光在水束光纤中发生全反射的最大入射角;通过流体动力学仿真,设计了腔内流场分布均匀的耦合装置,保证了直径0.12 mm的水束光纤的高耦合品质;研究了激光能量在水束光纤中的衰减,采用特定波长和脉冲能量的激光和特殊过滤的去离子水来减小激光能量在水束光纤中耦合的损耗率。实验结果表明,水束光纤导光长度超过100 mm;采用该耦合技术能够在0.2 mm厚的硅基晶片上以2 mm/s速度切割出缝宽为0.12 mm的均匀窄缝,且几乎无裂纹、无热影响区。该耦合技术能够很好地满足水导激光微细加工的要求。

激光耦合同步及其在光纤混沌保密通信中的应用

本文建立了光纤混沌保密通信耦合同步系统模型 ,实现了外部光注入分布反馈半导体激光器激光混沌在长距离光纤传输中的耦合同步 ,证明了光纤的交叉相位调制是限制激光混沌在光纤传输中同步的主要原因 ,导出了这种传输的极限 .该同步系统在长距离光纤混沌模拟和数字保密通信中的数值模拟表明 ,该系统确有较高的保密性能和反破译能力 .

金属材料表面激光耦合系数的反演

为了能通过背光面温度测量获得材料激光耦合系数,从傅里叶热传导方程出发,在一定的近似条件下推导出了不透明金属材料的表面激光耦合系数与背光面温升的关系表达式,给出了工程反演算法。采用两种不同的方法对反演算法进行了验证:一是用反演算法计算30CrMnSiA材料的1.3μm激光耦合系数,与文献报道的实验测量值进行比较;另外是实验测量4 mm-30CrMnSi钢板的背光面温升,反演得到1.3μm激光耦合系数随辐照时间和温度的变化,然后数值计算背光面温升并与原始实验测量结果进行比较。验证结果表明,借助于背光面测温反演激光耦合系数的方法可行,精度可以满足激光辐照效应研究的要求。

微水导激光切割玻璃的耦合装置设计

为了解决激光切割钢化玻璃过程中由于热应力导致产生裂纹并发生破裂的技术难题,建立了光液耦合模型,采用FLUENT软件进行了耦合腔内多场分析,获得了微水导激光切割钢化玻璃的工艺参量。结果表明,在喷口口径为0.4mm、水束压力为20MPa、激光功率为48W、切割速率为20mm/s的工艺条件下,厚度为0.5mm及1.0mm的玻璃试样的切割表面均比较光滑、基体内无微裂纹存在,切缝宽度约为100μm。该双注水口耦合装置的设计是合理的,能够满足钢化玻璃切割工艺的要求。

110 W高功率高亮度915 nm半导体激光器光纤耦合模块研究(英文)

利用空间合束技术和光纤耦合技术将9只波长为915 nm单管芯半导体激光器高效率耦合进光纤中,制备出具有高功率、高亮度输出光纤耦合模块。应用ZEMAX光学软件进行模拟仿真后通过实验验证,光纤耦合模块可以通过芯径105μm、数值孔径0.22的光纤输出大于110 W的功率,并且亮度达到8.64 MW/(cm^2·sr)。

激光与靶非平衡耦合的数值模拟

对激光与高Ｚ靶耦合主要物理过程，其中包括激光吸收，电子热传导，等离子体运动，非平衡原子物理，Ｘ光转换和辐射输运等现象的数值模拟作了全面的概括性描述。提出了总体微分方程组，建立了差分计算格式和求解方法，给出了程序数值计算的结果。

激光混沌耦合同步及其在保密通信中的应用

建立了外部光注入半导体激光器激光混沌耦合同步系统,导出了耦合条件下的激光扰动方程和激光同步扰动方程。成功模拟了外部光注入波长1.31mm分布反馈半导体激光器的激光混沌耦合同步,其同步误差小且抗噪声干扰能力强。该同步系统在混沌模拟和数字保密通信中的数值模拟表明,无论是在时域还是在频域,信息都难以被分离,该系统确有较高的保密性能和反破译能力。

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱微区分析进展评述

激光剥蚀电感耦合(LA-ICP-MS)等离子体以其高空间分辨率、高灵敏度、多元素同时测定并可提供同位素比值信息的检测能力在原位微区分析中已得到广泛应用。现从仪器的发展、基础研究等方面评述了近年来LA-ICP-MS微区分析的进展,重点介绍了与等离子体质谱(ICP-MS)联用的激光器(纳秒和飞秒激光器)的发展、校正方法、分馏效应及其在地球科学微量元素、同位素、包裹体分析中的应用。并简要地阐述了LA-ICP-MS分析技术存在的局限和发展趋势。

双气流路-激光剥蚀电感耦合等离子体质谱测定铅同位素比值

采用双气流路校正-激光剥蚀电感耦合等离子体质谱测定了地质样品中Pb同位素比值,并通过201Hg和指数法则分别校正分析过程中的同量异位素干扰和质量偏移。实验结果表明,采用双气流校正系统可明显提高Pb信号强度,且当干、湿气溶胶流速比为1时铅的信号强度最大。将该方法用于地质标准物质NIST610和BCR-2G测定,分析结果与参考值符合,相对标准偏差RSD在1%以内(n=8)。

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法分析Cr∶ZnSe晶体中掺杂元素Cr的含量和分布

采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)法研究激光晶体材料Cr∶Zn Se晶体中掺杂元素铬(Cr)的含量和分布。利用镀膜扩散掺杂方法,制备不同掺杂浓度的Cr∶Zn Se晶体标准样品作为固体标准物质,实现Cr∶Zn Se晶体中Cr的定量分析。LA-ICP-MS法研究自制标准样品中Cr的分布均匀性,电感耦合等离子体光谱法测定其准确含量。通过激光点剥蚀和线扫描剥蚀采样,获得Cr元素的点位和含量分布信息,实现晶体中Cr的原位微区分析。标准工作曲线相关系数0.9992,检出限0.08 mg/kg。本方法可为不同生长条件下Cr∶Zn Se晶体中Cr的统计分布分析提供有效检测手段。

强激光靶耦合产生电磁脉冲信号处理方法研究

基于惯性约束聚变的激光靶耦合过程会产生大量的电磁脉冲,严重影响诊断设备的正常运行和测试数据的精确采集。该文采用Tikhonov正则化结合L-curve参数优化法,通过把电场、电压和传递函数的关系离散化,绘制L曲线图以确定最适正则化参数,从而对测试数据进行优化。结果表明,L-curve在成功消除病态数的同时还具有较强的抗噪声抗干扰性能,达到明显数据优化作用。