水下声信号激发表面波衰减系数测量

建立了一个简单,可行的光学系统用于探测低频水下声信号。激光斜射到有表面波存在水面时,观察到了清晰、稳定的衍射图样,发现衍射图样具有明显的非对称性;且这种非对称性具有普遍的适用性。理论上得到了衍射光场光强分布的解析表达式。结果表明,衍射图样的非对称性与液体表面波的衰减系数有关。根据提出的方法可实现液体表面波衰减系数的便捷测量;且结果是很准确的。     

激光衍射法测量低频液体表面波的参量

实验中实现了液体表面波光栅的光衍射,得到了稳定、清晰的衍射图样。改变表面波振幅,发现了各级衍射条纹的强度变化。理论上分析了表面波的光衍射效应,得到了衍射光强度和表面波振幅以及条纹的空间分布和表面波波长的关系。提出了测量液体的表面张力系数、表面波振幅、波长及波速等表面波参量的方法。该方法具有实时、无损和简单实用的特点。     

液体表面波衍射条纹强度不对称性与频率的关系

采用激光衍射法获得了低频液体表面波衍射条纹,并对衍射条纹强度不对称性的影响因素进行了分析,发现其明显程度随表面波频率的增大而非线性增加。自组实验测量系统、自行设计实验方法获得液体表面频率在160Hz-250Hz变化时的衍射图样,利用光强分布软件对所得图样进行处理得到了衍射条纹强度不对称性与表面波频率的关系,实验与理论吻合。     

激光衍射法测量液体的表面张力及界面张力

基于低频液体表面波的光衍射原理,提出了一种测量液体表面张力及界面张力的光学方法。系统地建立了测量理论,并给出了解析关系。实验上观察到高清晰的液体表面波衍射条纹,讨论了由衍射条纹测量液体特表面张力及界面张力的具体过程,给出了测量结果。本方法具有实时、非接触的特点。     

X切铌酸锂(LiNbO_3)晶体Z方向传播声表面波特性研究及参数测定

本文运用晶体的压电方程组及有关边界条件,解出X切割Z方向传播(简称XZ)铌酸锂(LiNbO_3)晶体的声表面波位移和伴随电势的特征,并辅以电子计算机运算,求得它们的数值表示式。理论上,还求出了XZ-LiNbO_3声表面波速度值以及它的应变场和伴随电场分别对波导声光Bragg衍射效率的贡献量。实验上,在X切LiNbO_3扩钛平面波导上实现了声光Bragg衍射,效率为99.7%。并采用光探针技术,测定XZ-LiNbO_3声表面波的波速(精度0.5%),声表面波位移振幅值以及表面皱折,应变场和伴随电场对波导声光Bragg衍射效率的总贡献量。各实验值与理论计算值均得到良好的一致。     

声光效应的实验研究

利用LD泵浦全固态固体激光器产生的532nm绿光在SO2000型声光效应实验仪上进行了声光衍射角、声光调制的实验研究,并与650nm红光作了比较.实验得出:532nm绿光的拉曼-奈斯衍射实验效果较好,在实验中很容易将±1级衍射光的光强调制的较强且强度一致,而高级衍射光几乎不会出现,全部能量都分布在0级衍射光和±1级衍射光上,可用来制作双通道声光调制器和声光偏转器.     

用碘释放法研究正弦调幅波的超声空化峰现象

用碘释放法以1.7MHz正弦调幅波（调制频率从1Hz到5kHz,调幅深度为95％）的超声空化产额进行了研究,观测到“空化峰”现象。即适当选取调制频率时,其空化效应呈极大值。对调幅波的低频包络与空化效应之间的关系进行了理论分析,得到与实验数据基本相符的结果,从而对产生“空化峰”的物理机制给出了解释。     

微型光学陀螺仪中声表面波声光移频器的研究

微型光学陀螺仪是基于Ｓａｇｎａｃ效应,采用先进的集成光学技术研制的新型光学陀螺仪。研制微型光学陀螺仪的关键在于用频率调制来实现频率伺服,对主要误差进行有效抑制,实现高精度Ｓａｇｎａｃ频差测量。声表面波声光移频器正是解决上述技术关键的一个集成光学核心器件。针对微型光学陀螺仪对声表面波声光移频器所提出的衍射效率为３％～５％,频移范围±３００ｋＨｚ,短期频率稳定度优于１０－８这些特殊要求,依据声光理论进行了分析与特殊设计。采用平面集成光学工艺,在Ｋ８玻璃基片上研制出声表面波声光移频器。实验结果表明,该器件已初步满足设计要求。     

低频声源海底地震波的时域合成波形分析

在频域快速场模型的基础上进行逆傅里叶变换,得到海底地震波的时域合成波形计算方法,并对不同浅海环境参数下的合成波形进行了计算.结果表明:海底地震波的波动成分为海底表面波和简正波;当声源频率低于简正波最小截止频率时,不存在无衰减传播的简正波,其波动成分主要为海底表面波;随着声源频率增大,各阶简正波逐渐被激发且逐渐增强;声源深度越接近于海底,越有利于海底地震波的激发,波动成分中表面波越发占据主要地位;与硬质海底相比,软质海底更有利于低频声源激发海底地震波,但不利于较高频率声源海底地震波的激发.     

声光布拉格衍射的研究及其应用

根据声光相互作用的方式,从量子理论上解释了布拉格衍射,并得到声光偏转角的公式,利用耦合理论得到衍射效率解析式.通过实验分析了影响衍射光强和偏转角的因素,为声光偏转技术的研究和理论的应用提供了一定的依据.     

可见光的“粉末”衍射

本文记叙了可见光”粉末”衍射的实验与发现,概述”粉末”元件的多种制备方法,比较了两种粗细不同的激光束照射干板时所产生的衍射图样,并且提出可见光”粉末”衍射的模型,从理论上详细分析和讨论产生这种衍射的机理。     

声光调制器实验样机设计

根据布拉格衍射效应原理,设计了一种声光调制器实验样机.声光效应产生一级衍射光,其强度与射频控制信号直接相关.另外,设计的调制器的上升沿时间由声波穿过激光光束的渡越时间决定.为了得到高速调制的效果,根据需要将激光光束进行汇聚,使其穿过调制器的光束直径最小.结果显示,实验样机设计完善,实验装置能够很稳定的正常工作,相应的实验都达到了预期的效果.     

光学衍射实验系统的仿真

利用波动光学的基本理论,给出模拟衍射现象产生过程的算法,结合MATLAB语言的编程和图像处理功能,对实验室搭建的衍射实验光路进行仿真,最终得到各种不同类型衍射的衍射图样.结果表明,此算法不仅可以仿真衍射现象的产生过程,而且可以仿真各种类型的衍射图样,为光学理论分析与实验教学提供方便.     

具有宽频带高灵敏度的微振动外差干涉测试仪

针对微机电系统等微纳米尺度器件的振幅测量,基于外差干涉原理设计开发一种微振动模态测试系统,由光路和解析电路两部分构成,在光路中利用载波技术将被测样品的振幅信息加载到被测光信号上,被测光信号与参考光信号之间原本存在一个由声光调制器产生的频率差,当被测信号与参考信号经光电探测器混频后,可得到一个参考差频信号及一个载有被测物...     

射流式调制声源的低频强声发射及其传播特性

为研究射流式调制声源的发射和传播特性,文中搭建了多种室外声场声压测试平台,提出具有普适性的大功率气流扬声器声压级量测方法,测试射流式调制声源的低频发射特性和传播特性。实验结果表明:(1)声发射方面,在不同海拔高度的对比试验发现,高海拔(4 000 m)地区声压级较低海拔(70 m)地区声压级下降4 dB;(2)声传播方面,在号筒的作用下低频声波在号筒附近呈现出一定的指向性;声压级在传播方向上呈现指数函数衰减形式。本研究对射流式调制声源的低频强声发射能力的技术边界和低频声波在大气中的传播规律给出定量描述。     

用薛定谔方程和路径积分方法研究中子双缝衍射

通过严格求解薛定谔方程,得到双缝中的中子波函数,再由路径积分方法求得中子衍射波函数,最后推导出中子双缝相对衍射强度和衍射图样位置之间的解析关系,所得理论结果与实验数据符合较好,     

电润湿电子纸多级灰阶研究与设计

电润湿电子纸具有功耗低、广视角、响应速度快等优点。针对其存在的灰阶显示反射率低和显示不稳定的问题,提出一种基于脉冲宽度-振幅调制驱动波形设计方法和字符分解刷新方式的电润湿灰阶改进方案。首先,基于脉冲宽度-振幅调制设计驱动波形,并利用字符分解刷新方式扫描显示屏;然后,测试每一个电压值下显示屏的开口率,并得到电润湿的迟滞特性曲线,再根据韦伯定律结合迟滞特性曲线来划分灰阶。实验结果表明,该驱动方案得到了一个最大反射率70%、显示清晰的8级灰阶电润湿显示系统。     

利用菲涅尔圆孔衍射探测AFeSe三元化合物超导配对对称性

提出了一个特殊菲涅尔圆孔衍射实验,核心由正常金属/绝缘层/超导体多层膜构成,用来精确探测超导配对对称性.理论分析表明,对于超导层是s波配对,△(-k)=△(k),且满足k·r=nπ的情况下,那么衍射图样的零阶为暗纹,其中k为波矢,n为整数.反之,如果△(-k)=-△(k),且在其他条件不变的情况下,那么零阶衍射图样为明纹.从而可以利用这种简单易行的实验途径,对超导电子的配对对称性进行无模棱两可的判定.最后把这套装置应用到最近发现的AFeSe三元化合物超导体,给出了可能的具体实验方案,来探测这种多费米面复杂的电子配对对称性.     

基于全光型石英增强光声光谱的痕量气体探测系统研究

提出一种应用于乙炔气体探测的全光型石英增强光声光谱探测系统,采用具有正交相位点自稳定特性的外腔式光纤珐珀干涉仪作为光声信号解调单元,从而有效提高系统探测灵敏度和精度﹒基于波长调制技术,分析了调制深度系数对2次谐波信号的影响,并选择6 534.36 cm-1作为实验用乙炔吸收线,实验得到了该系统最佳调制系数为2.2,对应的最佳调制深度为0.179 5 cm-1;实验还得到了光声信号与10~300 ppmv乙炔浓度的线性关系,其线性度为0.997;进一步得到该系统的探测极限为584 ppbv,对应的归一化等效噪声吸收系数为2.4×10-7 cm-1?W?Hz-1/2,而在相同条件下,采用传统电解调方式得到的归一化等效噪声系数为1.3×10-6cm-1?W?Hz-1/2﹒结果表明,相对于传统QEPAS系统,该系统的探测灵敏度提高了4.4倍﹒最后,采用Allan-Werle方差对系统的长期稳定性进行分析,由此得到系统的最佳平均时间为102 s时,系统的最小可探测极限降低到136 ppbv﹒     

声光器件和声光互作用现象

当介质内有超声波传播时,介质随声场而成疏密分布,这种应变将使介质的折射率发生变化而形成“超声光栅”。超声的发生有多种方法,由于声光效应的超声场是受电信号的控制,因而其超声的发生是利用逆压效应方法。声光相互作用按衍射光的特点可分为两类:喇曼-奈斯衍射(有几级较强的衍射光,即多束衍射光)和布喇格衍射(只有+1或-1级的衍射,即只有一束衍射光)。本实验是喇曼-奈斯衍射。声光互作用介质是重火石玻璃,其底面有反射层。当高频信号(使换能器共振的频率)输入时,声光材料内将形成驻波场,对垂直通过它的光线产生衍射。驻波为零,对应的衍射光亦为零;驻波振幅最大,对应的衍射光也最强。把一级衍射光经光电倍增管放大后用示波器观察,看到其频率是激发驻波场电信号频率14.367兆赫的两倍。使用两个声光器件Q_1和Q_2,只让Q_1的一级衍射光通过Q_2,