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Research on improving magnetic field adaptability of high-precision IFOG
XU Bao-xiang, XIONG Zhi, HUANG Ji-xun, YU Hai-cheng
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200239
[摘要](3) [HTML全文](4)
The magnetic non-reciprocity error is one of the main factors that restrict the application of high-precision IFOG, and the error is related to the strength of magnetic field and the twist rate of fiber. The magnetic field sensitivity of fiber coil is more than 10° / h / GS due to the twisting of the fiber, even if permalloy is used to shield the magnetic field, the shielding effectiveness can only reach about 30 dB, which cannot meet the requirements of high-precision IFOG. The influence of the connection gap between shielding materials on shielding effectiveness is analysed by an equivalent circuit model and finite element simulation, the influence of the twist rate on the magnetic field sensitivity is deduced by formula. Through these analyses, the improvements that changed the connection of shielding materials from screw connection to laser welding and made the fiber de-twist are proposed. Through the measure of fiber de-twist, the magnetic field sensitivity of the fiber coil is reduced by 89.3%; through the improvement of laser welding, the shielding effectiveness is improved from 31 dB to at least 64 dB, the magnetic field sensitivity is reduced from 0.0265°/h/Gs to less than 0.0004°/h/Gs, and the bias stability of the IFOG in different temperature is improved by more than 7.5%. These improvements can improve the precision of the fiber coil in the magnetic field and temperature environment.
整形脉冲信号处理方法及低温辐射流偏差
杜华冰, 孙奥, 尚万里, 侯立飞, 车兴森, 杨轶濛, 杨国洪
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200181
[摘要](44) [HTML全文](31)
平响应X射线二极管目前已经广泛应用在国内外大型激光装置,用于角分布X射线辐射流的测量。在实际实验中,平响应X射线二极管会对整形脉冲驱动辐射源产生台阶变化的辐射流图像进行测量。为了保证信噪比良好,单一信号会接入示波器多通道,然后对不同通道信号进行数据处理,并且拼接得到最后信噪比很好的图像。本研究主要对这种数据处理方式进行了介绍并给出理论计算,同时对低温辐射流还原计算中的一种偏差做了理论近似和数值模拟,得到了偏差的相对不确定度。耦合所有因素的不确定度得到了平响应X射线二极管的整体不确定度随辐射温度的变化曲线,实现了精密化诊断,完成了实验对于诊断的需求。
光子晶体光纤载体中液晶随机激光辐射行为
乌日娜, 宋云鹤, 卢佳琦, 高芮, 李业秋, 岱钦
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200171
[摘要](40) [HTML全文](32)
将向列相液晶TEB30A、手性剂S-811、激光染料PM597的混合物填充空芯光子晶体光纤中,以Nd: YAG倍频532 nm激光作为泵浦光源,测量激光辐射谱,研究了光子晶体光纤载体中的随机激光辐射行为。泵浦激光侧面入射,侧面出射随机激光波长范围为590 nm至605 nm,半高全宽约为0.3 nm;辐射方向较广。泵浦光端面入射,端面出射随机激光波长范围为580 nm至605 nm,半高全宽约为0.3 nm。加热样品至各向同性温度时,端面和侧面激光辐射被关断。由实验结果得出,光子晶体中随机激光辐射源于微孔中填充的染料掺杂液晶混合物。手性向列相液晶中光子传输平均自由程和液晶分子介电张量的涨落随温度的变化,是影响出射激光强度的主要因素。
基于金刚石拉曼转换的光束亮度增强研究进展
白振旭, 陈晖, 李宇琪, 杨学宗, 齐瑶瑶, 丁洁, 王雨雷, 吕志伟
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200098
[摘要](649) [HTML全文](587)
具有不同波长的高亮度激光在军事、工业、生命科学等诸多领域发挥着重要作用。但是受限于现有工作物质固有的光谱特性和热物性,传统粒子数反转激光器的波长和输出功率难以兼顾,甚至导致激光在功率提升时的光束亮度不升反降。为了克服该难题,近几年人们利用非线性光学技术对光束净化开展了大量研究,即将粒子数反转激光器输出的低光束质量的光束,通过受激拉曼或受激布里渊散射等效应转变为高光束质量激光输出。其中,金刚石晶体以其高拉曼增益系数、极高的热导率和极宽的光谱透过范围等性质,在实现高效率拉曼波长转换的同时展现出优异的光束亮度增强特性,为人们获得高功率、高亮度激光光束提供了新的技术路径。文中对基于金刚石的一阶和级联拉曼转换的光束亮度增强研究进行了综述,并围绕其潜在的应用进行了探讨。
Development of Coaxiality Measurement System of Turbine Components and Stud Standard Parts
Zhang Bo, Zhang Wengjian, Lei Lihua
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200216
[摘要](41) [HTML全文](30)
Turbocharger and gearbox were widely used in the precision machinery manufacturing industry. The dimensional accuracy of Turbo parts and stud standard parts was an important guarantee for the assembly accuracy of Turbo parts and gearbox, among which coaxiality was a key parameter for the dimensional accuracy of Turbo parts and stud standard parts. According to the demands of coaxiality measurement for turbine components and stud standard parts, a set of checking fixture was developed, and a software based on LabVIEW was built for the measurement. The coaxiality of stud standard M12 was measured by experiment and the uncertainty of measurement was evaluated. The experimental results show that the coaxiality error obtained from the four measurements is 6.3–6.5 μm, and the extended uncertainty reaches 2.6 μm. The results show that the developed coaxiality measurement system is suitable for the high precision measurement of the coaxiality of turbine parts and stud standard parts.
基于NDIR技术的超低功耗甲烷检测系统研究
赵庆川
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200140
[摘要](38) [HTML全文](37)
为了满足低功耗甲烷检测技术的需要,基于甲烷气体分子在3.2~3.4 μm中红外波段具有主吸收峰的特性,研制了一种基于非色散红外光谱技术的超低功耗红外甲烷传感器及系统。在分析红外差分检测原理的基础上,重点研究了抗水汽干扰的LED、PD器件选型及光路设计。采用LED脉冲串电流驱动技术,将红外甲烷传感器的功耗降至10 mW。利用实验法研究了温度变化对传感器甲烷浓度测量结果的影响,通过数据分析及归一法线性拟合,得出了温度补偿算法公式。利用检测系统平台进行了性能实验,并给出了基本性能指标参数。该系统具有功耗低、抗水汽干扰、检测稳定性好的优点,具有重要推广应用价值。
高斯镜参数对LD泵浦Nd:YAG激光器的影响
蒙裴贝, 史文宗, 蒋硕, 齐明, 邓永涛, 李旭
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200127
[摘要](28) [HTML全文](21)
实验研究了输出镜为不同参数高斯镜时,偏心对LD泵浦Nd:YAG激光器的影响及激光器的输出特性。仅当光轴与激光晶体中心轴、Q开关中心轴一致,且经过高斯镜反射率中心时,可同时实现最大能量、最窄脉冲宽度和最小发散角输出。存在偏心时,高斯镜反射率半径越小或中心反射率越大,则能量下降越多,脉冲宽度和发散角增大越大。对于反射率半径为2.5 mm和中心反射率为30%的高斯输出镜,偏心0.5 mm时,能量降低7%,脉冲宽度增宽33%,发散角增大20%。激光性能方面,高斯镜反射率半径越小或中心反射率越小,光束质量越好,但效率低。综合考虑偏心影响和激光性能,反射率半径为2.75 mm和中心反射率为20%的高斯镜作为输出镜最佳。泵浦能量为984 mJ时,获得了能量128 mJ,脉冲宽度7.3 ns,光束质量M2因子约4.6的1064 nm激光输出,对应光光转换效率为13%。实验结果为激光器设计和装调提供了参考。
L2范式距离的星图识别方法
王泽文, 王广君, 刘小波, 佘锦华
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200040
[摘要](22) [HTML全文](26)
本文在Hausdroff距离的基础上,提出一种不依赖于星敏感器的旋转方向和焦距等因素的星图识别方法。在构造Hausdroff距离的数据点集合时,采用基于L2范数对应的相对欧氏距离作为集合元素,解决星敏感器滚动对星图识别的影响;另一方面,由于受星敏感器焦距的影响,星敏感器图像与标准参考图也会存在误差。在构造标准数据点元素时,考虑到如果一个数据点集包含另一个数据点集,在这两个数据点集之间至少有两个数据点之间的L2范式距离是相同的。对L2范式Hausdroff距离进行比例化处理,每个集合中的相对空间距离除以本集合中最小的相对空间距离,构成一种新的数据点集。这种方法不需要对星敏感器图像由于焦距不同进行标定,避免了星敏感器焦距对星图识别的影响。论文给出了距离的计算公式和实现步骤,并给出了实验结果。实验结果表明,在星敏感器转动、尺度变换等情况下,本算法可以正确得到星图识别结果,从而获得星敏感器的姿态信息。
非球型粒子对激光偏振特性影响研究
战俊彤, 张肃, 付强, 段锦, 李英超, JiangHui-lin
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200150
[摘要](10) [HTML全文](33)
球形粒子群的偏振散射特性已经通过研究获得,但是真实环境中粒子形状为非球形,非球型粒子的多次散射偏振特性规律尚未得到。文中基于T矩阵计算方法对非球型粒子散射模型进行改进,获得非球型粒子的散射振幅矩阵,对椭球形粒子,圆柱形粒子以及且切比雪夫粒子的偏振特性进行模拟,分析不同横纵轴比、形状、波长对粒子偏振特性的影响。研究结果表明:对于椭球形粒子而言偏心率由2变为3后偏振度最大值从散射角130°变为90°,450 nm、532 nm、671 nm的偏振度分别增大了50%、25%、24%;圆柱粒子长短轴互换对于偏振度的改变影响不大。切比雪夫粒子表面的不规则度由3变为8后,偏振度变大18%。研究结果为非球型粒子群的多次散射特性提供了理论基础,最终解决真实环境与理想环境之间的偏振传输特性差异的问题。
一种激光搜跟器的光学设计
纪小辉
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200088
[摘要](1165) [HTML全文](470)
为提高激光搜跟器对地目标的搜索范围和成像分辨率,提出了一种机载平台下的共孔径激光搜跟器扫搜和跟踪目标的方法,并进行了光学系统的设计。激光搜跟器采用捷联的方式固定于飞行器上,提高了其稳定性;激光的出射和回波的接收,采用共孔径的R-C式反射望远系统实现,缩小了其整体尺寸,并提高了成像分辨率;扫描搜索目标采用双光楔组件实现,并提高了搜索频率和扩大了搜索视场;给出了双光楔旋转角和出射光偏转角之间的关系。设计结果表明,当系统通光孔径为φ300 mm,焦距为2100 mm时,总体尺寸为685 mm,可扫描搜索视场为±5°,成像视场为±0.08°,成像点弥散斑最大为2.417 μm,系统MTF值在50 lp/mm时大于0.4,满足成像要求;当目标距离为3 km时,可搜索范围达到526 m,可实现对4 m大小目标的成像,成像分辨率为2″。
基于金纳米笼和MoS2的1 123 nm被动调Q Nd: YAG激光器
张斌, 李颖, 刘丙海
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200084
[摘要](354) [HTML全文](269)
分别将金纳米笼和MoS2作为饱和吸收体,实现了中心波长为1 123 nm的Nd: YAG激光器的调Q运转。在金纳米笼为饱和吸收体的调Q激光器中,当泵浦功率为6.04 W时,得到的最大平均输出功率为221 mW,最短脉冲宽度为253 ns,最大脉冲重复率为326 kHz。与MoS2调Q激光器的实验结果相比,金纳米笼调Q激光器获得的输出功率和效率更高,脉冲宽度更窄,重复率更高。结果证明了金纳米笼在近红外波段激光器中用作饱和吸收体的巨大潜力。
高功率碘稳频He-Ne激光波长参考源
王建波, 殷聪, 石春英, 王捍平, 蔡山, 舒慧
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200111
[摘要](958) [HTML全文](421)
为满足精密测量对高稳定激光单色光源功率的要求,研制了全封闭、一体化结构的高功率碘稳频He-Ne激光系统。对该系统所采用的饱和光谱探测原理、吸收峰识别与锁定方法以及激光波长的稳频效果进行了研究。首先,介绍了三次谐波方法探测饱和吸收光谱的基本原理,分析了其消除功率背景的方法。接着,分析了碘稳频激光中一体化谐振腔的稳定性,详细讨论了谐振腔轴向膨胀和横向非对称形变对输出功率的影响。然后,分析了激光输出功率与碘分子饱和吸收峰之间的对应关系,介绍了利用二次谐波信号实现吸收峰识别的可行性,并展示了高稳定谐振腔的长时间锁定能力。最后,分析了高功率碘稳频He-Ne激光波长的稳定度与复现性。实验结果表明:高功率碘稳频He-Ne激光波长抖动标准差为33 kHz,1000 s稳定度达到4.1×10−13;三个月内激光波长的复现性达到3.3 kHz(7.0×10−12),与国际计量委员会推荐的频率差为3.0 kHz。
高重频KrF准分子激光器能量特性控制
冯泽斌, 周翊, 江锐, 韩晓泉, 孙泽旭, 张华
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200043
[摘要](450) [HTML全文](307)
能量稳定性和剂量精度是半导体光刻用高重频准分子激光器的重要指标,必须采用高精度的控制算法对其进行控制。针对准分子激光器,首先对于准分子激光器的单脉冲能量特性进行了分析,并在分析的基础上建立了准分子激光器的出光能量仿真模型。然后,分别设计了能量稳定性控制算法,基于PID的双闭环剂量精度控制算法和基于决策算法的剂量精度控制算法,并通过在仿真模型上实验对于算法控制效果进行了分析,证明了基于决策算法的剂量精度控制算法的适应性更强。最后,将基于决策的控制算法在一台重频为4 KHz的KrF准分子激光器上进行了验证。该激光器在基于决策的控制算法的控制下,能量稳定性的3σ小于5%,剂量精度小于0.4%,满足半导体光刻的需求。在仿真实验和实际实验中都证明了研究中设计的能量特性控制算法的有效性。
脉冲气体激光器用固态高压开关的研制
杨银辉, 郑义军, 朱子任, 孙科, 唐化江, 谭荣清, 苏新军
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200045
[摘要](24) [HTML全文](26)
实验研制了基于磁脉冲压缩系统的脉冲气体激光器用固态高压开关,实验中通过调节复位电流大小,负载电阻大小等相关参数实现了磁压缩开关输出效率达到最大值。经两级磁开关压缩后脉宽约压缩为原来的5%。压缩后脉冲上升时间约为180 ns,幅值约为16 kV。其中第一级磁压缩效率为89.2%,第二级磁压缩效率达到97.7%,总的压缩效率达到87.2%。接激光器后测得输出激光脉冲能量约为20 mJ,输出激光脉冲半高宽约为85 ns。
基于红外TDLAS技术的高精度CO2同位素检测系统的研制49
侯月, 张鹏泉, 于冠一, 黄克谨
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200083
[摘要](975) [HTML全文](436)
对天然气分布监测,高精度地检测CO2同位素是非常重要的。文中采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,通过13CO2/12CO2在4.3 μm处的吸收谱线,实现高精度CO2同位素检测。该检测系统由工作在连续波模式下的中红外间带级联激光器(ICL)、长光程多通池(MPGC)和中红外碲化汞镉(MCT)探测器组成。针对13CO212CO2两条吸收谱线强度受温度影响的问题,研制了MPGC高精度温度控制系统。实验中,配置5种不同浓度的CO2气体对检测系统进行标定,响应线性度可达0.9996。结果表明,当积分时间为92 s时,同位素检测精度低至0.0139‰,具备实际应用价值。
光场相机在湍流下的清晰成像和点云计算
张烜喆, 王彦, 王佳华, 侯再红, 杜少军
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200053
[摘要](1115) [HTML全文](563)
基于相空间光学原理改进了光场相机的信息提取算法,在湍流条件下完成了清晰成像和点云计算。这种算法使用四维密度函数来描述复眼结构,对原始数据的使用更加充分,能够提取物点完整的低阶相位信息,因而可以抵抗湍流对局部子孔径的影响稳健的获取目标点云,解算深度图并得到全聚焦清晰成像。根据这一原理设计了光场相机系统,探测室内湍流池后方的目标以及室外湍流下500 m处目标,均获得了4 k以上个物点的准确低阶相位分布,给出了目标的三维点云图和清晰成像。
Hybrid phase retrieval with chromatic dispersion in single-lens system
Cheng Hong, Liu Yong, Hu Jiajie, Zhang Xiaolong, Deng Huilong, Wei Sui
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA20200017
[摘要](581) [HTML全文](540)
Phase retrieval is to recover the original phase information by using the intensity information obtained from observation. Transport of intensity equation (TIE), as a traditional non-interference phase retrieval technique, can compute the losing phase information from only a minimum of two intensity measurements at closely spaced planes by solving the equation. This method usually requires the acquisition of intensity images by moving the object to be tested or CCD, which inevitably results in mechanical errors. A new phase retrieval method called chromatic dispersion-hybrid phase retrieval(CD-HPR) is proposed. The object is imaged at the same position by setting different wavelengths of light after passing through the single-lens system, in-focus and defocus intensity images are obtained without mechanical movement, and the initial phase information of an object is calculated from the phase retrieval technique based on TIE by combining the relationship between the defocus amount and the wavelength. Next angular spectrum iteration is used to improve the initial phase information. In this simulation, the RMSE between the phase recovered by this method and the original phase is 0.1076. At the same time, the phase of the lens array was restored by experiment. The error between the experimental result and the real parameter is 3.4%, which proves the correctness and effectiveness of the proposed method. This method extends the limitation of the traditional method that requires the light source to be monochromatic and improves the calculation accuracy.
基于无源光纤的2 kW高光束质量拉曼放大器
陈薏竹, 姚天甫, 肖虎, 冷进勇, 周朴
当前状态:
[摘要](2817) [HTML全文](789)
径向偏振光的退偏特性及补偿方法
杨策, 彭红攀, 陈檬, 马宁, 薛瑶瑶, 杜鑫彪, 张携
当前状态:  doi: 10.3788/IRLA202049.20200038
[摘要](614) [HTML全文](1777)
研究了非均匀泵浦状态下径向偏振光束的退偏机理及补偿方法。理论分析表明非均匀泵浦条件下各向同性晶体横截面内由热致剪应力引起的剪切向热致双折射是导致径向偏振光退偏的主要原因。设计实验依次采用薄膜偏振片(TFP)测量法和纯度测量法评价了径向偏振光在非均匀泵浦条件下的退偏,其中TFP测量法用于检测径向偏振光的整体退偏,纯度测量法用于检测径向偏振光的局部退偏。在泵浦峰值功率1.1 kW下,两种评价方法测得的退偏量分别为2.34%和2.53%。基于理论分析和评价方法的结果,退偏补偿方案的设计中采用相位调制与空间模式匹配相结合的方式,将径向偏振光的退偏量优化了59%,并获得脉冲能量为19.36 mJ,纯度为90.13%的皮秒径向偏振光,光束质量因子M2为3.8。
Picosecond multi-pulse burst pump KGW infrared multi-wavelength Raman generator
YANG Ce, CHEN Meng, MA Ning, XUE Yaoyao, DU Xinbiao, JI Lingfei
当前状态:
[摘要](2803) [HTML全文](741)
Picosecond infrared multi-wavelength Raman generator which adopted multi-pulse pumped KGW scheme was reported. A mathematical model was developed to investigate the effect of multi-pulse burst pumping regime on the vibrational mode of the Raman active molecule. The simulated results show that the response oscillation of the Raman active molecule to the multi-pulse burst pumping regime is more active and durable compared with the traditional single pulse pumping regime, which promotes the weakened molecule oscillation to return the natural frequency multiple times. The enhancement effect is beneficial to improve the Raman gain, reduce the Raman threshold, and increase the Raman conversion efficiency. During the experiment of picosecond multi-pulse pump KGW Raman crystal, the three-pulse burst pumping regime improves the Raman gain more than two times, reduces the threshold of stimulated Raman scattering more than 50%, and increases the Raman conversion efficiency more than 16% for 768 cm–1 Raman mode and 22% for 901 cm–1 Raman mode. Based on the three-pulse burst pumping regime, a 1 kHz mJ-level picosecond infrared multi-wavelength Raman generator was designed, which achieved the pulse energy of 1.39 mJ, the maximum Raman conversion efficiency of 29.6% for the 768 cm–1 vibrational mode of KGW, and the pulse energy of 1.38 mJ, the maximum Raman conversion efficiency of 25.7% for the 901 cm–1 vibrational mode of KGW. In addition, the Raman laser can radiate up to eight infrared Raman lines simultaneously for both the two vibrational modes of the KGW crystal, which covers the range of 800–1 700 nm.