激光原理与技术课程虚拟仿真实验平台建设及教学实践

对本科生开设的激光原理与技术课程包含激光基本原理、激光调制、调Q等内容,涉及多门基础学科。为了帮助学生理解复杂的原理,同时使课程更好地与工程实践结合,开发了虚拟仿真实验平台"Laser V-Lab"。虚拟仿真实验包含3个主要功能模块(激光产生、激光传输、激光控制),可对激光输出特性、激光谐振腔模式、激光调制、激光调Q、激光倍频等过程进行仿真计算。每个功能模块都可以由用户自行定义参数,计算结果可以显示并保存。给出了虚拟仿真软件在教学中的3个应用实例:对激光横模的形成过程及高阶横模的特性进行了演示;对Nd:YAG自由振荡激光器的输出特性进行了计算,演示了激光谐振腔输出耦合镜的反射率对激光弛豫振荡过程的影响;给出了采用ABCD矩阵方法的激光传输变换计算示例。教学实践结果表明,虚拟仿真实验的开展有助于提高学生的学习兴趣、培养工程实践能力及创新思维能力。     

窗口条形半导体激光器中结温升和光输出热饱和特性分析

本文在考虑热沉影响和多热源作用的基础上,对条形半导体激光器中的热传导方程和包含结温升变量的光输出功率方程进行了求解,得到了不同器件材料、结构参数下的窗口条形激光器的结温升及非线性光输出特性。计算结果与实验结果相符。     

电力电子技术虚拟实验平台的实现

本文利用Matlab的GUI和Simulink设计了一个交互式的电力电子技术虚拟实验平台,能够实现实验预习、仿真演示、实验连线及参数的设置.该平台既可用于教师的课堂教学和实验模拟,又可作为学生自学的辅助工具.     

偏振旋转光反馈半导体激光混沌系统时延特征的隐藏

半导体激光混沌系统的时延特征为混沌通信攻击者重构非法接收机提供了线索,隐藏系统输出的时延特征能够提高通信的安全性。基于单模半导体激光器的理论模型,构建了偏振旋转光反馈半导体激光系统的动力学方程,利用自相关函数及时延特征峰相对高度,数值研究了该系统输出的时延特征。结果表明,在激光器合适的参数条件下,波片快轴方向在30°和60°附近一定范围内,反馈系数较小及偏置电流较大时,时延特征容易被隐藏。     

半导体激光器稳恒功率控制系统的设计

设计一种半导体激光器的稳恒功率控制系统.该系统以3个高精度放大器OPA114,OPA602和OPA335为核心,采用滤波和慢启动电路,具有集成度高、元件少、性能稳定等优点;采用光功率负反馈控制,能为半导体激光器提供高稳定的、连续可调的驱动电流.实验结果表明,在该系统的驱动下,半导体激光器连续工作5 h,光功率稳定度可达0.048%,比开环时的稳定度提高了近5.5倍,达到设计要求.     

大功率半导体激光器恒温系统

采用半导体制冷和风冷混合制冷的方式对大功率半导体激光器进行恒温工作控制.通过实验研究半导体激光器的工作温度保持在45℃以内,控温精度在±0.1℃的状态下稳定工作,半导体激光器输出功率达到15.28W.     

新型单模半导体激光器实验教学中的关键基础问题讨论

半导体激光技术是光学工程硕士研究生的核心专业课程,在掌握激光原理的理论基础知识之上,进行实验研究是十分关键的一个环节,而在半导体激光器的研究与开发中,单模法布里-珀罗半导体激光器是最近几年才发展起来的一种新型结构的激光器.笔者对此新型单模半导体激光器件的基本结构和工作原理做介绍,多模激光器在内置反馈外腔的作用下,由于强烈的模式竞争,很容易实现激光器输出具有较高边摸抑制比的单模激光谱,输出的单模激光随激光器操作温度发生漂移.对学生在实验研究过程所遇到的注入锁定行为的关键物理问题做详细的探索性分析和讲解.注入功率和波长失谐是促使激光器发生注入锁定行为的2个重要参数,随波长失谐的增加,使激光器发生注入锁定行为的阈值功率也将被提高,注入功率越高,使激光器发生锁定行为的波长失谐范围也越大.     

基于 LabVIEW 的声速测量虚拟实验系统

根据声速测量实验的教学要求,基于图形化编程语言LabVIEW开发出一种声速测量虚拟实验系统.该系统界面简洁,交互性强,能演示共振干涉法和相位比较法的基本实验操作,并加入了数据处理功能,学生一旦录入测量数据即可自动得出计算结果.该虚拟实验系统可用于课前预习和课堂演示,能有效提升实验教学效果.     

偏振旋转光反馈半导体激光混沌系统时延特征的隐藏

半导体激光混沌系统的时延特征为混沌通信攻击者重构非法接收机提供了线索,隐藏系统输出的时延特征能够提高通信的安全性。基于单模半导体激光器的理论模型,构建了偏振旋转光反馈半导体激光系统的动力学方程,利用自相关函数及时延特征峰相对高度,数值研究了该系统输出的时延特征。结果表明,在激光器合适的参数条件下,波片快轴方向在30°和60°附近一定范围内,反馈系数较小及偏置电流较大时,时延特征容易被隐藏。
     

谐振腔参数对激光输出的影响

光学谐振腔作为激光器的重要组成部分,为激光振荡提供正反馈。谐振腔的参数直接影响激光的输出特性,如输出功率、频率特性、光强分布(模式)以及光束发散角等。本文通过实验分别对不同激光器的谐振腔参数进行改变,利用实验数据和结果进行分析,得出激光器最佳输出的谐振条件。     

基于Matlab GUI的《半导体器件物理》教学仿真平台开发

针对《半导体器件物理》课程物理概念多且难以理解、实验设备昂贵等问题,利用Matlab GUI开发了教学仿真系统软件。该系统包含了半导体物理和半导体器件中基本概念的典型物理模型,具有交互性强、界面友好、操作简单、图像动态性强等特点。该系统用于《半导体器件物理》的辅助教学,有助于加深学生对该课程内容的理解和掌握,激发学生的学习兴趣和提高课堂教学效果。     

激光引偏干扰教学实验系统的设计与实现

为了提高《光电对抗技术》课程的教学效果,设计了激光引偏干扰教学实验系统。首先,依据激光引偏干扰的工作原理,设计了半实物仿真模式的总体实现方案;然后,详述了主要功能部件的实现方法。设计的实验系统能够以自激励的模式复现激光引偏对抗警戒探测、威胁解析、决策控制和引偏干扰的全过程,可用于《光电对抗技术》及相关课程的激光引偏干扰系统工作原理和操作演练的教学。     

半导体激光器非线性行为的参数依赖性

对外部光反馈结构的F_P半导体激光器模型进行了理论分析,根据微小信号理论,导出了激光器的一阶近似扰动方程,由此可判别激光器输出工作状态。改变外部光反馈结构半导体激光器的一些典型参数,并测试它们对激光器输出的影响。通过参数选择可以控制激光器输出工作在混沌状态,从而实现混沌保密通信应用的基本条件。     

具有在线帮助系统的数控仿真教学平台的设计和开发

本文以CAK6136B数控车床为基础,使用微软公司的Visual Basic6.0,开发了在Windows操作系统平台上运行的模拟KND数控系统完整操作过程的仿真软件,实现了在普通微机上进行数控程序编辑、机床操作、参数设置、图形仿真及程序检错的模拟操作。利用HTMLHelp Workshop、Microsoft FrontPage及Flash软件,开发了一个在线帮助系统,集成于仿真软件,实现了教与学有机结合的集成在线帮助的数控仿真多媒体教学平台。     

任务驱动教学法在“操作系统”课程中的应用研究

"操作系统"是计算机学科中一门重要的专业基础课程,因其知识点庞杂且原理抽象,传统的理论教学方式往往联系实际不够,导致授课内容较为枯燥难于理解.采用任务驱动教学法,确立教学目标,将理论教学内容与设计任务模块有机结合起来,激发学生学习主动积极性,并能帮助学生更好地理解操作系统内部原理与运行机制,取得了较好的教学效果.     

光反馈自混合干涉系统模型中的参数研究

在外腔简谐振动条件下,研究半导体激光器的光反馈自混合干涉系统模型中的测量参数.经计算仿真分析,得到了外腔运动参数及激光器本身参数的变化对光反馈自混合信号波形的影响规律.结论表明,利用光反馈自混合干涉效应可以进行多参数传感测量.     

基于HSPICE的半导体激光器脉冲驱动电路仿真分析

利用HSPICE软件对高速脉冲驱动电路进行了仿真分析,通过仿真清晰地了解脉冲电路中的寄生参数对电路的影响,为后续制作电路板提供了参考。与近似仿真分析不同,为了准确的反映LD的特性,建立了半导体激光器的大信号SPICE模型,然后设计了高速MOSFET开关电路仿真原理图,分析确定该电路中的各种参数 ,仿真的最终结果和实际电路的测试结果相一致。     

开源科学数值计算软件QtOctave的应用

QtOctave是一个Linux操作系统之上的基于图形界面的集成开发环境的科学数值计算软件。它是一个由GNU项目支持的类Matlab软件,其使用的Octave语言兼容Matlab的m语言。以使用QtOctave进行洛伦兹吸引子的数值模拟实验为例,说明该软件和Matlab同样具有易使用、易学习、功能强大的优点,在数值模拟实验和教学活动中具备较好的推广价值。     

口腔医学专业临床实习前仿真教学模拟系统的应用

仿真多媒体教学模拟口腔系统的结构和功能,形成仿真教学模拟环境.口腔医学专业学生临床实习前仿真教学就是在这种模拟的临床治疗环境中学习,使学生尽早了解、掌握临床上口腔专业课程的各项操作技术,并且熟悉临床环境,很好地将口腔专业理论教学、实验室教学与临床教学有效地结合起来.这种教学模式大大提高了学生的专业学习积极性和兴趣,强化...     

基于Matlab的核电站一回路系统原理仿真

核电站系统原理仿真对核电专业学生进行教学和原理演示是非常可行且是必要的,通过分析大亚湾核电站一回路系统(RCS),结合教学目的,对主要子系统适当简化后进行数学物理建模,利用matlab/simulink软件搭建整个系统,以引入正阶跃信号扰动的典型工况为例对系统进行原理仿真并进行讨论和分析,结果表明,设计的系统较好的符合核电站控制与运行理论,满足基本教学要求.