基于Fabry-Perot腔的光学真空测量技术研究

基于从头计算理论,对氩气摩尔极化率、摩尔磁化率和维里系数等物理参数进行计算,结合维里状态方程和Lorentz-Lorenz方程建立了气体压力关于折射率的理论参数模型.利用基于Fabry-Perot腔的光学真空测量装置,通过精确测量Fabry-Perot腔内激光的谐振频率变化,获得气体折射率和气体压力,在10^(5) Pa时,折射率相对测量不确定度为1.8×10^(-11),气体压力相对不确定度为4.4×10^(-6).对比分析基于Fabry-Perot腔的光学真空测量装置与电容薄膜真空计获得的测量压力,结果表明基于Fabry-Perot腔的光学真空测量方法具有较高的稳定性和准确性.

左上腔静脉、双下腔静脉与右心房变异一例

笔者在对一高坠后男性遗体进行死因鉴定时,对组织脏器进行法医病理取材检验过程中发现死者存在左上腔静脉、双下腔静脉和右心房的解剖学变异,经系统查阅资料,未见有相似的报道,为丰富国人解剖学大数据以及为临床相关手术操作提供参考资料,现报道如下。

基于Fabry-Perot腔阵列的集成化微型光谱仪方案及模拟

提出了一种微型光谱仪,该微型光谱仪基于法布里-珀罗腔滤波性的阵列式微型光谱仪。其基本结构是在硅基底上实现多个不同腔长的阵列,从而实现对多个波长的监测。探测单元即为一个法布里-珀罗腔,由硅基底-金属薄膜-二氧化硅层-金属薄膜构成。进行了相应的模拟计算,结果表明在基本结构为铝膜(14nm)-SiO2-银膜(39 nm)的情况下,通带半宽度可达到15 nm,单个探测单元面积仅为0.14 mm×0.14 mm即可达到微型光栅式光谱仪(最小体积在cm量级)的光通量,整个光谱探测部分体积仅在mm量级。该微型光谱仪设计尺寸在几个mm的量级、无活动部件,可以同时对多个波长进行检测,并可望利用现有IC加工手段实现光谱仪传感器化。

基于敏感Fabry-Perot腔光纤角位移传感器的原理与设计

提出了一种全角度并且可以连续测量微小角位移(秒级)的新型光纤角位移传感器.利用微小光学谐振腔的基本理论,主要是基于光学法布里珀罗(FabryPerot)腔的基本原理研究特定光波下光强度的变化与角位移的线性变化关系,利用光纤技术、敏感技术融合微机械技术研发而成.适合于一些特定领域中对角位移的精确测量.

光纤Fabry-Perot腔振动传感器

用频谱分析的方法对光纤Fabry Perot腔传感器的输出信号进行解调 在正弦振动条件下 ,用干涉信号的 3次谐波与基次波的功率比直接计算出振动幅度 ,可以简单地解调出信号

基于石墨烯膜的光纤Fabry-Perot腔干涉特性分析

针对以新型材料石墨烯为膜片的光纤法珀压力传感器,应用圆薄膜大挠度弹性理论,利用有限元法分析了均布载荷下石墨烯膜的挠度形变;并基于Fabry-Perot干涉仪原理,建立了光纤Fabry-Perot腔压力传感的数学模型.根据石墨烯膜折射率特性,分析了层数、入射光角度等参数对石墨烯膜反射率的影响,获取了腔长损耗以及薄膜挠度形变导致腔长变化而引起的干涉光谱变化规律.仿真结果表明,增加薄膜层数可提高反射率、改善干涉性能;但随着载荷增加,其对挠度形变的影响表现为反向递减效应.8层石墨烯薄膜可获得0.715%的反射率,且当腔长为40μm时,直径25μm薄膜的理论压力灵敏度约为10 nm/k Pa.这为基于多层石墨烯的膜片式光纤压力传感器的设计提供了理论依据.

Fabry-Perot腔滤波器的数学模型

将信号与系统的知识应用于Fabry-Perot(FP)腔滤波器的分析和设计中,避免了繁琐的矩阵运算,而且FP腔滤波器同整个系统紧密地联系在一起,使其成为一个以传递函数为特征的器件,更易于理解和优化设计.

测量光纤外腔Fabry-Perot干涉仪的白光干涉术

提出了一种基于白光干涉术测量低锐度光纤外腔Fabry-Perot干涉仪(EFPI)的方法·用宽带光源注入F-P腔,在接收端用一高锐度的可调谐光纤F-P滤波器对EFPI的反射光谱进行扫描,获得了周期性变化的光谱输出·为了测量出EFPI的腔长,对光谱信号进行傅里叶变换,得到光谱的周期,由此求出EFPI的绝对腔长·证明了用低锐度EFPI的测量准确度由腔长决定·F-P腔越长,测量准确度越高·在腔长分别是200μm,400μm和600μm时,测量的腔长与实际腔长相同·

双Fabry-Perot干涉腔型光纤声发射传感器

设计了一种新型的双Fabry-Perot腔光纤传感器用于材料损伤引起的声发射信号检测。基于低细度Fabry-Perot腔多光束干涉原理,建立了光纤Fabry-Perot传感器检测声发射信号的数学模型。分析双Fabry-Perot腔正交点稳定工作机制,设计并制作了具有双Fabry-Perot腔结构的光纤声发射传感器来保持传感器正交点的稳定性。通过模拟AE信号检测与热应力干扰实验对设计的传感器进行了实验验证。实验一通过冲击振动与折断铅笔芯产生两类模拟声发射信号,使用商用的压电传感器和光纤传感器进行对比实验,结果表明光纤传感器能够成功检测到两类模拟声发射信号,灵敏度为12.9nm,带宽达到30kHz。实验二对传感器进行工作点稳定测试,结果表明双F-P腔的控制机制能够保证传感器工作在正交点,解决了传感器输出信号衰减的问题。

激光稳频中光学参考腔温度控制研究

为精确控制激光稳频中光学参考腔的温度,将LabVIEW程序与数据采集卡结合,使用常规PID控制理论,设计了一种能自动识别系统故障的参考腔温度控制系统。分析了温度不均匀对光学参考腔的影响,通过对温度传感器连接方式和设备性能的分析,并参考标准温度计,对温度传感器温度转换关系进行了修正。首次将6个修正的温度传感器同时用于光学参考腔的温度控制,使光学参考腔处于一个温度均匀且抖动不大于3×10^(-7)℃的环境中,因参考腔温度变化而带来的激光频率漂移理论上小于0.1 Hz/s。

HDR鼻咽癌腔内治疗的物理剂量参考点个体化设计的设置方法

目的 探讨鼻咽癌腔内治疗剂量参考点的个体化设置方法。方法 用模拟定位机摄接受HDR后装治疗病人的施源器正、侧位定位片,根据定位片结果预定治疗剂量及参考点,并使在定位片上预定的参考点在坐标系中坐标化。结果 从物理剂量学角度看,个体化设置处方参考点可以减小病人不必要的损伤。讨论 鼻咽癌腔内治疗需要考虑鼻咽腔的不规则立体性,病灶位置及施源器放置所呈现的多样化。

基于Fabry-Perot腔的高精度MEMS加速度传感器

设计了一种基于Fabry-Perot腔的高精度MEMS加速度传感器,采用动态波长调谐原理。加速度传感单元由二氧化硅支撑梁与中心质量块组成,在质量块底部与衬底层硅基凹槽内,利用薄膜沉积技术制备分布式布拉格反射镜(DBR)构成F-P光学微腔。设计了新型折叠支撑梁和维持器件可靠性的限位块结构。研究给出质量块位移引起腔长变化,导致透射波长偏移的关系,结合S型支撑梁挠曲度与系统加速度的关系,得到加速度与透射波长的函数,其线性度大于99.99%。通过有限元仿真软件对结构参数进行设计与优化,由仿真结果得出设计的加速度传感器工作频率为510 Hz,测量范围为±5 g,得到加速度-波长灵敏度为54.8 nm/g,最高分辨率可达1 mg设计可应用于自主导航、重力测量与资源勘探等。

含非线性介质Fabry-Perot腔混沌研究

根据混沌动力学的基本理论 ,计算了含非线性介质Fabry Perot腔动力学方程在其参数下的Lya punov指数分布图。利用Lyapunov指数和动力学特性的对应关系 ,分析出非线性Fabry Perot腔在各种参数下的动力学特性。

优化的振动不敏感球形参考腔

利用有限元分析方法提出了四点对称支撑的具有较低振动敏感度的球形参考腔模型。有限元分析表明,通过改变参考腔的支撑位置和支撑面积振动敏感度是可调的,而且可以获得振动敏感度的零交叉点。当考虑加工精度和误差时,切割参考腔振动敏感度的零交叉点仍然可得。这种参考腔模型对于实验室环境中腔稳激光的研究具有重要的参考价值。

采用液体腔的全光纤Fabry-Perot结构温度传感特性研究

提出并设计了一种基于液体腔结构的全光纤Fabry-Perot(F-P)传感器,对F-P传感器原理进行了研究。采用内径为0.3 mm的玻璃毛细管作为套管,将两根SMF-28单模光纤插入套管构成F-P结构,并通过在腔内填充液体进一步提高传感器的灵敏度。实验中,以空气及纯净水作为腔内介质,分别制备了光纤端面距离为119μm和123μm,反射谱周期以及条纹对比度分别为15.15 nm、14.13 nm和11.17 dBm、11.83 dBm。实验中对所制备的两种F-P传感器分别进行了温度特性的测试,在20℃的范围内,每间隔2℃对反射光谱进行采集。对于空气腔结构F-P传感器,随着温度逐渐升高,波长发生红移,特征波谷波长漂移量为2.39 nm,温度灵敏度为121 pm/℃,线性度为0.94,最大功率漂移为1.17 dBm;对于液体腔结构F-P传感器,随着温度逐渐升高,波长发生红移,特征波谷漂移量为5.31 nm,温度灵敏度为243 pm/℃,线性度为0.98,最大功率漂移量为4.07 dBm。

基于Fabry-Perot腔阵列光谱传感器的集成化研究

提出了一种微型集成化光谱传感器,其结构包括不同腔长的Fabry-Perot腔阵列、光电探测器阵列、读出电路几部分。一个光谱探测单元包括一个Fabry-Perot腔和其下的光电探测器,各Fabry-Perot腔腔长的不同,可实现对不同波长的检测。该光谱传感器无可动部件,结构性能稳定,用CMOS工艺和MEMS工艺实现一体化集成,制作体积为mm量级。文章中将详细阐述该传感器的各部分结构设计和工艺实现等问题。

利用钟跃迁谱线测量超稳光学参考腔的零温漂点

在87Sr光晶格钟实验系统中,通过将自由运转的698 nm激光频率锁定在由超低膨胀系数的玻璃材料构成的超稳光学参考腔上,从而获得短期频率稳定性较好的超稳窄线宽激光.超稳光学参考腔的腔长稳定性决定了最终激光频率的稳定度.为了降低腔长对温度的敏感性,使激光频率具有更好的稳定度和更小的频率漂移,利用锶原子光晶格钟的钟跃迁谱线,测量了698 nm超稳窄线宽激光系统中超稳光学参考腔的零温漂点.通过对钟跃迁谱线中心频率随温度的变化曲线进行二阶多项式拟合,得到698 nm超稳窄线宽激光系统的零温漂点为30.63℃.利用锶原子光晶格钟的闭环锁定,测得零温漂点处698 nm超稳窄线宽激光系统的线性频率漂移率为0.15 Hz/s,频率不稳定度为1.6×10^(–15)@3.744 s.

基于Fabry-Perot光学干涉腔的真空计量装置研究进展

随着国际单位制向量子化转变,基于光学方法的真空计量技术成为该领域的研究热点,最具代表性的是基于Fabry-Perot光学干涉腔的真空计量方法。介绍了该方法的测量原理,并对以美国NIST、瑞典Umeå和日本AIST等为代表的计量机构的研究进展进行了简要概述。介绍了本课题组研制的1台基于Fabry-Perot光学腔的真空计量装置的结构组成,给出了干涉腔精细度、温度稳定性和激光频率稳定性测试结果,表明,基于Fabry-Perot光学干涉腔的真空计量方法具有高灵敏度和可靠性,可有效促进我国真空计量技术向量子化转变,具有良好的应用前景。

Fabry-Perot腔与光学参量放大复合系统中实现可调谐的非常规光子阻塞

本文提出在Fabry-Perot腔和光学参量放大复合系统中实现非常规光子阻塞效应.此系统包含可调谐的复合型驱动强度相位,用二阶关联函数描述光子统计性质,数值模拟不同参数下的光子阻塞效应,研究发现通过调节复合型驱动强度相位可以控制非常规光子阻塞.在弱驱动条件下,计算得到了强光子反聚束的最优化条件,并给出了二阶关联函数解析式,研究发现数值模拟结果与解析结果相符合.研究结果为光子阻塞的相干操作提供了平台,在量子信息处理和量子光学器件等方面具有潜在的应用前景.

基于FBG和F-P的温度和折射率双参量传感器

提出了一种由单模布拉格光栅和多模Fabry-Perot腔级联而成的温度和折射率双参量传感器。对多模光纤的末端采用氢氟酸进行腐蚀,在腐蚀后形成的凹陷处填充紫外胶,从而形成Fabry-Perot腔。Fabry-Perot腔和单模光纤布拉格光栅级联后,构成最终的传感结构。Fabry-Perot腔对温度和折射率敏感,而光纤布拉格光栅对温度敏感而对折射率不敏感。利用上述特性,采用灵敏度矩阵法可实现对温度和折射率的同时测量。实验结果表明,传感器的温度和折射率灵敏度分别为-0.4832nm/℃和-508.64pm/RIU。该传感器具有制作工艺简单、结构紧凑、成本低、灵敏度高的优点,有很好的应用前景。