膨胀石墨制备及其1.064μm激光消光性能（英文）

基于两步氧化插层先驱体法制备了不同膨胀体积的膨胀石墨,分析了先驱体、膨胀石墨的微观结构和微观形貌;利用静态测试系统测试了膨胀石墨对1.064μm激光的消光行为,据此计算了其对1.064μm激光的质量消光系数,得到了该系数与膨胀体积的依赖关系,并从消光机理进行了原因分析。结果表明:通过控制和优化先驱体合成条件,可以制得膨胀体积高达600mL·g-1的膨胀石墨;两步插层导致先驱体的层间距(d002)明显大于天然石墨,当其d002从0.359 0nm增至0.371 1nm时,所得膨胀石墨的膨胀体积从267mL·g-1增至600mL·g-1;膨胀石墨平均质量消光系数与膨胀体积呈近似线性关系,当膨胀体积由233mL·g-1增至600mL·g-1时,该系数从0.20m2·g-1升至0.48m2·g-1;膨胀石墨对1.064μm激光呈非选择性散射,膨胀体积大,导致几何面积大,对1.064μm激光的散射能力增强;同时,膨胀石墨中出现了更深的孔隙或孔腔,可作为等效黑体增强对入射激光的吸收.

非合目标的激光反射层析投影配准方法

投影配准技术能够从投影回波中提取目标的旋转中心点,旋转中心点的获取直接决定着目标廓像的精确重建,故而投影配准技术是研究激光反射层析必不可少的最重要问题之一。现有的投影配准技术都是基于对合作目标特征点的跟踪提取,极大限制了反射层析技术的应用范围。提出了一种经过改进的特征点跟踪算法,通过跟踪投影回波峰值点变化,并对求得的多个旋转中心点位置信息加权平均以消除估计误差,以取得准确的特征点位置信息。实验证明该算法能够直接获取非合目标的特征点,拓展了激光反射层析技术的应用领域。

飞秒激光烧蚀硅材料表面形成周期波纹形貌研究

基于Sipe-Drude模型和表面等离子体激元(SPP)的干涉理论分别对单脉冲飞秒激光诱导硅表面形成低频率周期性波纹进行分析研究.探究了波长800 nm、脉宽150 fs的单个飞秒激光烧蚀硅造成不同激发水平下波纹形貌的变化,考虑到材料的光学性质变化(由Drude模型得到的介电常数变化),引入包含双温方程的电子数密度模型.计算结果表明,Sipe-Drude和SPP理论都适用于分析和解释高激发态下周期性波纹,但Sipe-Drude理论更适合分析更为广泛的周期性波纹结构.同时,波纹延伸方向总是垂直于入射激光偏振方向,其空间周期略小于激光波长,并受到入射激光通量的影响.在激光通量为0.38 J/cm^2时,波纹周期达到最小值.另外,还得到了不同入射角度的波纹周期变化情况,并在不同偏振态下随入射角度增大时波纹周期呈现相反的变化趋势.该研究对于理解飞秒激光造成硅表面形成周期结构及其在加工硅材料领域具有重要参考意义.

猫眼回波图像随CMOS器件激光损伤变化的实验研究

成像系统中的CMOS探测器被激光损伤后,其猫眼回波会发生变化。对猫眼回波图像的变化进行了实验研究,发现随着用于损伤的激光功率增加,CMOS器件的微透镜发生分解,直至最终消失,并使器件表面形成由遮光铝膜和光敏区构成的二维光栅,猫眼回波图像内的阵列光斑也经历了逐步消失又恢复的过程。以高斯随机表面模拟微透镜表面形貌,建模计算了猫眼回波图像随微透镜损伤程度的变化,计算结果与实验现象相符。

TEA-CO2激光辐照HgCdTe图像传感器的实验研究

利用TEA-CO2激光对碲铬汞(HgCdTe)图像传感器的干扰和损伤现象进行了实验研究,分析了干扰和损伤机理。探测器上激光能量密度小于255mJ/cm2时,饱和像素仅出现在光斑区域,激光能量密度为425.8mJ/cm2时,像素被损伤,观察到了弥散斑和暗环等现象。建立了探测器的激光辐照模型,计算了探测器的温升,讨论了温升与载流子浓度、迁移率的关系。分析认为,弥散斑的出现是探测器升温产生的热激发载流子浓度扩散所致,暗环的出现是迁移率与载流子浓度扩散共同作用的结果,像素的损伤则是因为温升导致汞的析出。

卫星红外特性及空间热流对其的影响(英文)

建立了完善的卫星温度场与红外特性的理论计算模型。首先根据卫星、地球和太阳的位置关系,计算了卫星接收的空间热流;其次利用有限元法求解瞬态热平衡方程,得到了卫星的表面温度分布;然后在3~6μm和6~16μm波段分别计算了卫星作为点源时的红外辐射强度空间分布;最后比较了卫星、卫星本体和卫星太阳翼在红外双波段的辐射强度,并详细分析了空间热流对卫星红外特性的影响。文章的研究结果对于空间目标的红外探测与识别具有参考价值。

一种新型的用于差分吸收激光雷达中脉冲式光学参量振荡器的种子激光器的频率稳定方法

提出了一种新型的用于差分吸收激光雷达中脉冲式光学参量振荡器的种子激光器的频率稳定方法.详细介绍了该稳频方法的工作原理和实验装置,并在理论上对该方法的稳频精度及其影响因素进行了分析.利用该方法,在实验中将种子光激光器稳定在水汽的吸收峰中心(935.6849 nm)处,频率抖动的标准差小于8 MHz.测试了种子注入后的光学参量振荡器输出的脉冲光的频率抖动,测试结果表明,脉冲光频率能够与种子光保持一致,频率抖动的标准差小于28.7 MHz,该稳频结果完全能够满足差分吸收激光雷达的需求.

新型抗辐射GYSGG晶体的Raman光谱研究

对采用提拉法生长的新型GYSGG (Gd0.63Y2.37Sc2Ga3O12)晶体的Raman光谱进行了研究。通过与结构相同的YAG (Y3Al5O12)和GGG (Gd3Ga5O12)石榴石晶体的比较,将GYSGG的Raman振动峰与四面体、八面体及十二面体的晶体结构相联系,分类和指认了Raman光谱中13个峰对应的晶格振动模式,得到GYSGG的最大声子能量为732.1 cm?1,并通过第一性原理计算分析了GYSGG,GSGG (Gd3Sc2Ga3O12)和YSGG (Y3Sc2Ga3O12)最大声子能量差别的原因。最后在几种常见的高浓度掺Er3+激光晶体中,分析了最大声子能量对激光上下能级寿命的影响规律。本文结果可以为晶体生长微观机理的研究及激光晶体的设计提供一定的参考。

大气水汽探测地基差分吸收激光雷达系统设计与性能仿真

为持续获得对流层低层高精度、高时空分辨率的水汽浓度分布数据,提出了一套改进的大气水汽探测地基差分吸收激光雷达系统方案.详细描述了系统主要组成部分,对主要误差进行了分析与估计,并提出了一种差分吸收截面实时测量装置用于补偿发射激光器带来的测量误差.针对该系统,并结合上海地区不同季节的水汽浓度状况,对935 nm水汽吸收带中四个水汽吸收峰的差分光学厚度、雪崩二极管的倍增系数M与回波信噪比的关系、水汽浓度随机测量误差等进行了详细的仿真与分析.仿真结果表明,根据不同的季节和天气状况,可以选择不同的吸收峰以达到最佳探测效果;在300—5000 m高度范围内,最大可以达到300 m的垂直分辨率与5 min的时间分辨率,水汽浓度随机测量误差不超过18%.

碱金属激光器在SERF原子磁力计泵浦领域的应用前景

碱金属激光器的输出波长无需稳频即可实现中心波长与碱金属原子D1线波长的匹配,在无自旋交换弛豫(SERF)原子磁力计泵浦领域具有较为广阔的应用前景。综述了SERF磁力计泵浦源和碱金属激光器的发展现状,分析了SERF磁力计对泵浦源的需求,讨论了碱金属激光器用于SERF磁力计泵浦源的潜力及面临的问题。

基于双平行MZM调制器和四波混频效应的高倍频微波信号的光学生成

提出了一种基于双平行Mach-Zehnder调制器(DPMZM)和半导体光放大器(SOA)的四波混频(FWM)效应的24倍频微波信号光学生成方案,具有覆盖频段高、系统结构简单和频谱纯度较高等优点。在本方案中,低频率的微波信号通过DPMZM对光源进行调制,调节直流偏置点使DPMZM的两个子MZM和主MZM均偏置在最大传输点,抑制所有奇数边带,进一步调节两个子MZM的调制深度和移相器的相移,完全抑制光载波和二阶边带,得到±4阶光边带;再经过SOA发生FWM效应,产生±12光边带,经过光电探测器拍频后可获得24倍频的微波信号。最后,通过仿真实验,以10GHz的微波信号为驱动信号,得到了240GHz的微波信号,验证了方案的可行性。

基于特征基函数的球面共形微带天线阵列分析

采用全波分析法对球面共形微带天线阵列进行了分析.相比体-面积分方程,采用球并矢格林函数的面积分方程法可以大幅减少未知量的数目,进而缓解计算机内存压力.微带天线阵列表面采用曲面三角形剖分,可较精确地模拟球面特性.首先,引入边界电荷以及半Rao-Wilton-Glisson基函数,成功实现了探针馈电,并采用镜像法解决了馈电边处线积分奇异问题.然后,采用特征基函数法降低了阻抗矩阵的阶数,并采取有效措施进一步节省内存和计算时间.最后,分析计算了不同尺寸的球面共形微带天线阵列的输入阻抗及远区场特性.与文献和仿真软件结果进行比较,证明了所提出的处理方法的正确性和有效性.