光学系统中白宝石分光镜的热变形像差分析
摘要：以光学系统中的白宝石分光镜为研究对象,利用有限元方法和Zernike多项式对其热变形像差进行了计算和拟合,分别对入射激光的反射相移和信标光的透射相移进行了研究和分析。入射激光的反射相移的主要像差为离焦项;信标光的透射相移的主要像差包含离焦项和主球差项,而主球差的引入主要是由于在激光入射区域边界上轴向温度分布的不均匀性。利用像差比率γnm直观反映入射激光的吸收功率与反射激光和透射信标光的像差的关系,对入射激光而言,其离焦比率γ20=0.0393;对信标光而言,其离焦比率γ20=-0.0011,主球差比率γ40=-0.0033。非统一多量子阱波长可选DFB激光器
摘要：报道了一种单片集成的串联DFB激光器芯片,在合适工作条件下,可以在疏波分复用（CWDM）的两个信道波长激射。芯片通过非统一多量子阱有源区拓宽材料增益谱,给DFB激光器的纯折射率光栅引入弱增益耦合,提高DFB激光器的动态单模特性。芯片采用普通DFB激光器的制备工艺制备,工艺简单成本低,重复性高。测试结果表明,芯片能够在1.51μm和1.53μm两个波长激射,出光功率均能达到6mW以上,边模抑制比均达到40dB。基于载流子注入产热机制的半导体激光器热模型分析
摘要：为解决常用经验计算公式参数复杂、产热项考虑不足等问题,采用优化的激光器热模型分析了激光器连续工作时有源区温度的变化并进行了实验验证。通过分析有源区注入载流子产热机制,建立了替代传统的热源计算公式的经验计算公式,考虑了载流子通过激光器内部渐变异质结时的势垒电阻以提高焦耳热计算精度。制作了电极尺寸为10μm、台面尺寸为20μm的半导体激光器件并对器件热特性进行了模拟。由于未考虑热载流子注入效应,利用传统经验公式得出的有源区热功率密度比提出的优化模型偏低,因而理论模拟的器件内部温升也偏低。对激光器出光特性进行测试,推导出不同注入电流下激光器内部有源区的温升。测量与理论分析对比表明,采用经验公式得出的结果比实际测试结果偏低,而优化的热模型解决了该问题,利用该方法得出的有源区温升与测试结果最大偏差仅为0.2K,且温升随注入电流的变化趋势一致。高功率脉冲Er-Yb共掺光纤放大器中放大自发辐射的抑制方法
摘要：为了研究放大的自发辐射（ASE）对高功率脉冲Er-Yb共掺光纤放大器（EYDFA）的影响,采用数值模拟对EYDFA中不同参数信号的放大进行了研究。结果表明,Yb波段（1.0～1.1μm）ASE是制约放大器输出功率提升的主要因素。因此,有效地抑制Yb波段ASE将有助于放大器性能的提高。通过进一步研究发现,在放大器的抽运端引入一个Yb波段的辅助信号能有效地抑制Yb波段ASE,从而提高抽运转换效率,提升放大器的输出功率。高温合金/不锈钢异种材料T型接头激光穿透焊工艺研究
摘要：针对飞行器发动机水冷壁结构,进行了GH3128/06Cr19Ni10异种材料T型接头激光穿透焊试验,主要研究了焊接参数对焊缝成形和焊接裂纹的影响规律,分析了焊接裂纹形成原因,得到了较合理的焊接工艺区间。结果表明,对于GH3128/06Cr19Ni10异种材料T型接头激光穿透焊,连续焊比脉冲焊更易实现稳定焊接,获得良好焊缝成形。焊接裂纹是接头主要缺陷裂纹都在高温合金一侧产生,控制激光功率、保证对中可降低裂纹产生概率。焊接接头的另一种缺陷是表面下塌,保证间隙小于0.2mm可抑制下塌缺陷的产生。对由41条焊缝组成的模拟件进行了10MPa,5min水压测试,每条焊缝都满足要求。超薄熔石英玻璃的CO2激光热熔焊接工艺
摘要：利用小功率40kHz的CO2脉冲激光对25μm厚的超薄熔石英玻璃与熔石英毛细管端面进行热熔焊接,研究和分析了占空比（脉冲激光功率）、离焦激光预热、离焦激光退火对熔石英玻璃热熔焊接的影响。结果表明,实现超薄熔石英玻璃与毛细管端面无气化穿孔、密封、牢固焊接的占空比为37%;占空比为20%的＋2mm离焦脉冲激光预热对超薄熔石英玻璃无裂纹/裂缝的焊接起到了关键作用;适当占空比的-2mm离焦脉冲激光退火能够释放超薄熔石英玻璃在热熔焊接过程中产生的残余热应力,提高熔石英器件的性能,经激光焊接的光纤法布里-珀罗传感器的压力和温度曲线的线性度分别为0.9995和0.9991,而且重复性好。进出口方式对槽道流体分配和换热的影响
摘要：针对平行小槽道的流量分配问题,设计了不同的进出口方式,并采用数值方法研究其对槽道散热器内流量分配和换热特性的影响。结果表明,进出口方式对槽道散热器内流量分配特性影响很大;提出流量和换热不均匀系数来评价进出口方式的影响,发现相同进出口方式下,流量不均匀系数随着流量的增大而增大;当槽道散热器流量相同时,顶部中间（UC）进出口形式的散热器内流量不均匀系数最小;当槽道面积一定时,流量不均匀系数随槽道个数增加而减小;流量一定时,槽道的表面温度不平均系数随加热功率的上升而增加;加热功率一定时,热阻随着流量的增加逐渐减小并趋于定值。回火处理对激光熔覆颗粒增强镍基复合涂层组织及耐磨性的影响
摘要：采用优化的激光熔覆工艺在45#钢表面制备了质量良好的颗粒增强多道镍基复合Ni60CuMoW涂层。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱（EDS）等表征手段研究了涂层的显微组织、颗粒相分布和结构特征。根据显微硬度和盘销式干摩擦磨损实验数据,比较了回火处理前后颗粒增强激光熔覆复合涂层的显微硬度分布和耐磨性能,并就热处理对磨损机制的影响进行了分析。结果表明,激光原位制备的颗粒增强镍基复合熔覆涂层经回火处理后,距结合界面0.3～0.8mm区域范围内析出的复合碳化物和硼化物硬质颗粒结构完整、尺寸分布均匀、密度大,与基体相界面呈牢固的冶金结合。回火处理前后涂层熔覆区的显微硬度较基体分别提高了4.9倍和5.8倍;耐磨性较基体分别提高了1.1倍和2.9倍。光在柱状生物组织中传输的特性
摘要：利用蒙特卡罗方法对同一组光学参数分别模拟了半无限大平面、单层柱状和双层柱状生物组织中的吸收光子数密度,结果显示不同边界情况下光在生物组织中的传输有明显的差别。讨论了边界对生物组织中光传播的影响,模拟了柱状生物组织中的能流率随空间坐标的变化,并与实验结果进行了比较,验证了模拟计算的正确性。用于荧光显微镜的正交偏振滤波图像增强技术
摘要：在荧光显微镜中,微弱的荧光信号一般淹没于较强的激发光中,显微镜的成像质量在很大程度上取决于提取微弱荧光信号的能力。目前,荧光显微镜均根据荧光与激发光波长的差异,采用频率滤波法滤除激发光,实现图像增强。但该方法不仅对滤光片要求高,而且对荧光和激发光的波长有严重的依赖性。基于激发光与荧光在偏振态上的差异,提出了一种用于荧光显微镜的正交偏振滤波图像增强技术。研究表明,正交偏振滤波图像增强技术能够显著地提高成像质量,对光学元件性能参数的要求大幅度降低。丰富了从强激发光中提取弱荧光信号的技术手段,为今后解决波长可调谐的多光谱荧光显微镜、白光照明多光谱荧光显微镜等技术上的瓶颈提供了参考。飞秒激光制备的全单模光纤法布里-珀罗干涉高温传感器
摘要：提出了一种全单模光纤的本征型法布里-珀罗干涉（IFPI）高温传感器。光纤IFPI传感器由飞秒激光在标准单模光纤上刻写的一对内部反射镜和腔内光纤构成,其反射光谱的干涉条纹对比度达到10dB,而插入损耗仅为0.1dB。实验结果表明,该传感器的测量温度可达1000℃,温度灵敏度为14.9pm/℃。而且在重复测量中,反射光谱具有良好的一致性,可以准确地实现高温传感。飞秒激光制备的光纤IFPI高温传感器完全由标准单模光纤构成,结构简单、成本低廉,易于连接现有的光纤器件构成光纤传感网络,在实际工程中有较大的应用价值。基于Hoyt光束指向模型的高空平台间光链路性能仿真
摘要：针对高空平台（HAP）位置不稳定特性模型,建立更符合实际的Hoyt指向误差分布模型,与理想条件下的Rayleigh指向误差分布模型比较,分析平台间光链路的差错性能。仿真结果表明,在发散角逐渐增大的条件下,Hoyt分布模型与Rayleigh分布模型的误码率（BER）曲线具有相同的变化规律;在相同发散角条件下,Hoyt分布模型的误码率低于Rayleigh分布模型;在最优发散角条件下,Hoyt分布模型误码率与Rayleigh分布模型误码率差值最大,以均方差比值因子取0.2为例,与Rayleigh分布模型相比,Hoyt分布模型的误码率减小9dB左右。基于动态法布里-珀罗腔的光纤光栅温度传感
摘要：提出一种动态非本征法布里-珀罗（F-P）腔对波长的解调方法。利用压电陶瓷（PZT）构建的动态非本征F-P腔调制光纤布拉格光栅（FBG）反射光,理论分析得到调制光强随F-P腔的腔长改变呈类余弦变化。经数值模拟,当PZT在正弦电压驱动下,F-P腔调制输出的类余弦信号因FBG波长的变化产生了信号曲线的位移,且位移量与FBG波长的变化量呈线性关系,此关系可用于FBG波长的解调。通过动态F-P腔与光纤光栅构建的温度测量实验系统,对不同温度下的液体进行实验测试,在35℃～80℃温度变化范围内验证了液体温度变化量与类余弦信号的位移量呈线性关系,其线性拟合度达99.5%。短长度的双椭圆纤芯光子晶体光纤偏振分束器
摘要：基于双折射效应设计了一种新型的双椭圆纤芯光子晶体光纤（PCF）偏振分束器,通过在每个纤芯处引入一对大空气孔和一对小空气孔来构成椭圆纤芯。采用全矢量有限元法（FEM）和半矢量光束传播法数值模拟偏振分束器的性能,结果表明,在工作波长1.55μm处,光纤长度为544μm时,X、Y方向偏振光可实现分离,且消光比达到-43.75dB,消光比小于-10dB的带宽为80nm。这为设计具有高消光比和极短长度的双芯光子晶体光纤偏振分束器提供了一种新的结构。光纤水听器远程传输中相干瑞利噪声的抑制
摘要：在使用窄线宽光源的干涉型光纤水听器远程传输系统中,瑞利散射通过多光束干涉引入了严重的相干噪声。分析了光纤远程传输产生的单次瑞利后向散射（RB）和双重瑞利散射（DRS）对干涉系统的影响,并使用隔离器对RB进行抑制。推导了DRS引入的相位噪声的模型,通过讨论DRS的调制特性,得出相位产生载波（PGC）技术在消除相位衰落的同时也可以大大抑制DRS产生相干噪声的结论。实验结果表明,在光纤水听器往返各25km的传输系统中,隔离器对RB产生的相位噪声抑制最大达20dB,PGC技术对DRS噪声的抑制最大达10dB。在同时抑制RB和DRS后,50km光纤传输系统中相干瑞利散射噪声的影响基本消除。Chaotic-Laser-Based True Random Sequence Generation for Spread-Spectrum Communications
含随机介质的光子晶体波导特性
摘要：提出了一种光子晶体波导与随机介质相结合的特殊型波导的设计方法。基于光子晶体波导模型,建立了ZnO随机介质作为线缺陷的光子晶体波导模型,采用时域有限差分（FDTD）法分析了ZnO随机介质的加入对光子晶体波导系统的频率特性、时域特性及增益特性的影响,并且与纯随机介质系统和含有线缺陷的光子晶体波导系统进行对比。分析结果表明,当在光子晶体波导的缺陷层引入ZnO随机介质时,随机介质使得光在缺陷处振荡并得到放大,局域化程度比纯随机介质系统和纯光子晶体波导系统更高;且光与随机介质的相互作用使得光在波导中时间延长,激光阈值降低。这种光子晶体波导可用于制备可嵌入到集成光路领域和低阈值的微型激光器。Tm3＋/Ho3＋共掺碲酸盐玻璃的中红外发光及能量传递机理
摘要：用高温熔融法制备了Tm3＋/Ho3＋共掺碲酸盐玻璃（TeO2-ZnO-Na2O）,根据测量得到的吸收光谱,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品中Ho3＋离子的强度参数Ωt（t=2,4,6）、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等各项光谱参数。同时,测量得到了不同Ho3＋离子掺杂浓度下玻璃样品的荧光发射谱。结果显示,在808nm抽运光激励下Tm3＋/Ho3＋共掺碲酸盐玻璃样品发射出较强的2.0μm中红外荧光。分析表明,较强的Ho3＋离子中红外荧光来自于Tm3＋/Tm3＋离子间共振的能量传递过程,以及Tm3＋/Ho3＋离子间基于零声子和单声子辅助非共振的两部分能量传递过程。由此进一步计算得到了Tm3＋/Tm3＋、Tm3＋/Ho3＋离子间的能量传递微观速率、临界半径和声子的贡献。最后,计算分析了Ho3＋…5I7→5I8能级间跃迁的2.0μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数。研究表明,Tm3＋/Ho3＋共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为2.0μm波段中红外固体激光器的潜在增益基质。
