全光纤零差式Mach-Zehnder干涉仪的数学模型

导出了全光纤自差式Mach-Zehnder干涉仪的光学及电学的数学模型并给出了相应的传递函数,对深人理解该干涉仪的工作原理以及为正确设计、安装、调试该光纤传感器提供了极为有用的数学工具。

零差移频式干涉图形相位锁定系统的超精密控制

利用全息曝光法制造大口径全息平面光栅时,常引入零差移频式干涉图形相位锁定系统来提高全息曝光质量。本文针对直接影响最终干涉曝光精度的系统控制精度开展研究。首先,介绍了新型的零差移频式干涉图形锁定系统的原理和结构,在系统理论建模及模型辨识的基础上,针对非线性系统模型进行了高阶线性化拟合,并结合系统振动测试实验结果,设计了系统控制器。然后,对设计的控制器进行了实际控制调试,实现了系统的超精密控制。最后,针对系统控制误差纹波,采用频域分析方法揭示了影响系统控制精度的主要因素,提出了未来提升系统控制精度的方法。测试结果显示:系统相位锁定控制精度可达±0.046 1rad(3σ)且以高频误差纹波形式呈现。分析了高频误差纹波的成因,指出受系统噪声、延迟、控制器参数等因素限制,控制器很难完全抑制频段跨度大而连续的高频微振动引起的干涉图形相位漂移。

频率步进探地雷达系统小型化的设计与实现

与时域无载频脉冲体制的探地雷达相比,频率步进探地雷达在探测性能上具有较多的优越性。本文介绍了一种小型化、低成本的频率步进探地雷达系统设计方案。系统发射机基于数字频率合成技术实现超宽带步进频率信号,接收机采用单通道零差式接收技术,通过对实测数据的分析表明该系统设计是有效可行的。

傅里叶变换微波光谱仪的信号采集与数据处理研究

傅里叶变换微波光谱仪能精确测量分子的转动跃迁谱线,是量子化学和天文化学领域的重要实验工具。傅里叶变换微波光谱仪常利用混频器对高频微波分子信号进行下变频至低频后进行采样,并进行多次累加平均以提高信噪比。为了寻求高效、灵敏和准确的分子转动光谱检测方案,设计了零差式(Homodyne)和外差式(Heterodyne)两种不同的检测方案,提出了时域数据累加平均和频域数据累加平均两种不同的数据处理方案。以稀释在载气氩气中0.5%的羰基硫(OCS)分子为标准样品,对以上方案在差频200 MHz和0.4 MHz处分别进行了实验验证。研究结果表明,外差式检测灵敏度高于零差式检测,但设备成本更高;频域数据累加平均较时域数据累加平均的信噪比好,但数据处理量大,数据处理耗时较长。

宽带傅里叶变换微波光谱技术在络合物与化学反应研究中的应用

基于啁啾脉冲线性调频技术的宽带微波光谱仪在测量分子转动跃迁谱线的效率上较传统的窄带光谱仪优势明显,已成为众多分子转动光谱实验室必备的实验仪器。本研究设计搭建了频率覆盖1～18 GHz的宽带傅里叶变换微波光谱仪,采用零差式检测方案并结合多脉冲自由感应衰减技术,单次扫描带宽约2 GHz。以稀释在氩气中0.5%的OCS分子为标准样品,宽带微波光谱仪同时成功检测出6种同位素异数体的分子转动跃迁信号。在此基础上,测量了Ar-OCS二元范德华络合物的分子转动光谱,并对叔丁醇与HCl的反应进行了实时监测。

扫描干涉光刻机的超精密移相锁定系统

扫描干涉光刻机移相锁定是实现大面积高精度全息光栅曝光拼接的关键之一。为了实现大面积高精度全息光栅高精度曝光拼接,针对扫描干涉光刻机步进扫描拼接轨迹,重点开展了移相锁定系统的研究。在零差移频式相位锁定分系统和外差利特罗式光栅位移测量干涉仪的基础上,阐述了扫描干涉光刻机的新型移相锁定系统原理。针对新型的移相锁定系统原理,构建了移相锁定控制系统实验装置。最后,基于移相锁定控制实验装置,针对移相锁定定位性能,开展了移相锁定定位控制实验以及影响控制精度的因素分析,实现了±3.27 nm(3σ,Λ=251 nm)的定位控制精度;针对移相跟踪控制性能,在移相跟踪控制精度实验分析的基础上,利用陷阱滤波&PID控制实现了±4.17 nm(3σ,Λ=251 nm)的跟踪控制精度。

低频加速度传感器灵敏度动态校准仿真研究

由于传统方法忽略了获得传感器灵敏度动态校准函数,导致校准精确度会具有不确定性。针对上述问题,提出一种低频加速传感器灵敏度动态校准方法。通过加速度传感器参数,获取加速度峰值数据变化,得到加速传感器平均灵敏度;引入霍普森杆原理,检测因振动台位移而产生的两组电信号,得到被校传感器灵敏度;通过数据和参数向量,对比平均灵敏度和被校传感器灵敏度,得到灵敏度动态校准函数,实现灵敏度动态校准。通过仿真研究,证明了传感器灵敏度精确度与理论计算吻合,上述方法有助于提高传感器灵敏度,强化低频加速度传感器性能指标,具有较高鲁棒性。

Efficient preparation of a four-photon cluster state with homodyne measurement via cross-Kerr nonlinearity

A scheme is proposed for generating a multiphoton entangled cluster state among four modes. The scheme only uses Kerr medium, beam splitter and homodyne measurements on coherent light fields, which can be efficiently made in quantum optical laboratories. The photon in the signal mode is prepared in a superposition state of the vacuum state and one-photon state while the probe beam is initially set in a coherent state superposition. The strong probe mode interacts successively with multiple signal-mode photons, each causing a conditional phase rotation in the probe mode. Subsequent momentum quadrature homodyne measurement of the probe mode will project the photons in the signal mode into the desired entangled states. It is shown that under certain conditions, the four-photon cluster state can be generated with high fidelity and high success probability, and the scheme is feasible by current experimental technology.