用球面扫描干涉仪和激光光谱扫描分析仪分析观测激光光束

用球面扫描十涉仪(简称干涉仪)和激光光谱扫描分析仪(简称分析仪)分析观测激光光束时,仪器调节简单,使用方便.本文介绍了这种仪器的工作原理,并用它具体分析观测He—Ne激光光束的模式结构,测算谱线带宽和相干长度.     

连续油管长度激光多普勒在线测量系统

根据油田开发的实际需要,设计了一种基于激光多普勒测速原理的连续油管长度激光多普勒在线测量系统.该系统采用双光束型光路,以半导体激光器为光源、以光电倍增管作为光电探测器,通过接收运动油管表面的散射光,经数据采集和信号处理系统,测量出多普勒频移,最终得到下井油管的长度.该测量系统具有精度高、结构简单、性能稳定、适合现场作业的要求等特点,应用前景良好.     

亚毫米波球面镜F-P干涉仪

本文研究了一种适于亚毫米波波段(尤其是在λ=50μm 附近)工作的非共焦腔球面镜F-P 干涉仪.通过选取反射镜及耦合孔尺寸,或采用光阑来抑制高阶次横模,达到单横模操作.对不同基片材料,不同反射镜参数组合成八个干涉仪进行了试验,用HCN 激光器(谱线波长λ=336.6μm)作光源时,测最了干涉仪的精细度,最高的达到21.6.用这种干涉仪预量HCN 激光谱线波长,测景精确度优于0.2%.     

窄线宽光纤激光器温度调谐研究

通过研究热调谐与窄线宽光纤激光器波长的变化关系,实验发现光纤激光器的输出激光波长随温度连续变化,输出功率略有波动,从光谱仪上没有观察到跳模现象。跟踪几个温度点观察测量的自外差谱线,发现谱线的3dB带宽的变化小于1kHz,以光纤光栅标准具为主要选模器件构成的光纤激光器显示出了优良的光谱性能以及波长稳定性。     

光纤激光干涉测速

为了测量运动物体的速度,基于多普勒效应构建了光纤速度干涉仪.系统由光源发射器与接收器、非对称马赫-曾德尔光纤干涉仪、光电接收系统、数据处理4个部分组成.光电接收探测器采集不同时刻运动物体的反射光波形成的干涉条纹,通过对数据进行分析和计算,获得运动物体的运动速度和加速度剖面.在霍普金森杆测量实验中,为获得具有良好对比度的干涉条纹,激光光源谱带宽应优于50kHz,功率稳定度为0.07dB,测速范围和测量精度由光纤干涉仪的延迟光纤长度决定.干涉仪的标定可通过测量延迟光纤长度为100m时的条纹常数来实现.测量结果表明,由干涉信号求得的膛口速度和由光触发脉冲求得的膛口速度之间的误差在1‰以内.     

亚毫米波法布里-珀罗干涉仪的研制

作者采用光刻技术制成的金属栅网作为反射器构成的法布里——珀罗干涉仪,可用于100微米至1000微米波长范围的亚毫米波作波长测量.干涉仪的Q 值的实验测量结果与理论计算值在同一数最级内.以波长为336.6微米的HCN 激光器的输出谱线作参考,波长测量的精度优于0.1%.     

激光干涉仪引力波探测器中的光学技术进展

目前世界上各大引力实验室几乎都使用激光干涉仪做引力波探测器.该探测器的主要形式是带有功率重循环和信号重循环的Fabry-Perot(F-P)迈克尔逊干涉仪.本文简要回顾了激光干涉仪引力波探测器主要技术的发展历史,重点分析了用干涉仪探测引力波的原理、方法和关键技术.特别是围绕探测灵敏度的提高,分别讲述了Schnupp不对称、Fabry-Perot臂腔、功率循环和信号循环对探测灵敏度的贡献.最后,以激光干涉仪引力波观测(Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory,LIGO)的实验装置为例,介绍了干涉仪复杂的锁定方法和精密光学技术的发展现状.     

CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器的短脉冲光电响应

以Nd:YAG纳秒脉冲激光器的2倍频输出(532 nm)作为激发光源,比较了1步法、2步法制备钙钛矿光电探测器对ns量级短脉冲激光的光电响应.结果表明,2种钙钛矿光电探测器的上升沿响应时间相当,为20～ 25 ns,且随着探测器的性能退化,上升沿响应时间基本保持不变;在灵敏度方面,2步法CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器能够在更大入射能量范围内保持线性响应,且在低能入射条件下具有更佳的光电转换效率;在光电转换效率的长时间稳定性方面,1步法CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器优于2步法CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器.所得结果既有助于钙钛矿光电探测器的光电转换行为表征,也有利于拓展钙钛矿光电探测器的应用范围.     

采用同步调谐方法的Littman型可调谐半导体激光器

针对采用无镀膜激光二极管的外腔可调谐半导体激光器的跳模现象难以控制的问题,研制了一种采用无镀膜的激光二极管的Littman型外腔可调谐半导体激光器。该激光器通过星型柔性铰链调节反射棱镜的角度,采用带有柔性结构的光栅座调整光栅位置与角度,用粗调与细调旋钮改变激光二极管后端面的位置,利用同步调节激光二极管的注入电流与压电陶瓷驱动电压的方法,通过实验估计确定了激光二极管注入电流与压电陶瓷扫描电压同步调谐比例系数,实现了激光器内外腔纵模同步跟踪,有效避免了跳模的产生。实验结果表明,所研制的Littman型外腔可调谐半导体激光器单纯依靠压电陶瓷电压调谐和二极管注入电流调谐仅能实现约18GHz与60GHz的无跳模调谐,而采用同步调谐的方法实现了105GHz的连续无跳模调谐,频率调谐的扫描频率为20Hz,满足了激光光频扫描干涉测距的应用要求。     

反射式大功率CO_2激光功率测试仪

大功率CO_2激光器的功率测量关键在于大功率激光光束取样杆应在不影响光束工作条件下取样测量激光光束功率,被测量的激光功率可高达上万瓦.在研制反射式取样功率计过程中,重点考虑在保证测量精度及稳定性条件下,尽量使仪器成本降低.反射式的光学系统可以减少加工费用;反射口径可做得比较大,适用于大口径激光束测量,同时反射镜重量轻.另一方面,采用自行设计与研制的温差多接点热电堆探测器,不仅成本低而且     

环形空间耦合激光阵列的时空混沌同步

通过数值模拟对多台单模Nd:YAG激光器激光环形阵列组成的系统的动力学行为进行了研究.阵列中这些激光束是在光场中空间局部耦合的相互作用和一定参数设置下进行的.数值研究表明,在一些相对小区域的参数范围内,激光之间空间耦合作用的距离一定时,相应激光束的强度之间可以实现混沌同步且具有一定特点.通过对功率谱和李雅普诺夫指数的计算和分析,可以确信所研究的强度同步的激光系统处于混沌状态.     

基于线型激光的钢板表面缺陷三维检测技术

提出将线型激光束垂直投射到钢板表面,通过面阵CCD摄像机采集激光线在钢板表面的图像来计算表面缺陷深度的三维检测方法.利用中点法对激光图像进行细化,并根据稳定点判别依据提取激光线形.采用分区标定方法对摄像机进行标定,由空间还原思想恢复激光线形的空间坐标.根据扫描投影的方法选择理想表面方向作为缺陷深度计算的基准,实现对缺陷深度信息的定量计算.通过对缺陷样品验证的结果表明,采用该方法得到的计算值与实际值非常接近.     

用1.66μm二极管激光器实现的甲烷浓度测试仪

介绍了一种以1.66μm二极管激光器作测量光源、以钽酸锂热释电探测器作光电转换器件、以AT89C52单片机为核心,组成的新型甲烷浓度测试仪.该测试仪由探测器系统、信号放大与处理系统及显示输出系统三部分组成.其中,探测器系统主要包括激光器、红外窗口、气路、取样泵、球面反射镜、窄带干涉滤光片及钽酸锂热释电探测器等;信号放大与处理系统主要包括前置放大电路、选频放大电路、采样保持电路、模一数转换电路、单片机等;显示输出系统主要包括LCD显示器、声报警器等.文中还描述了该测试仪的工作原理与基本结构,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法.     

激光的模式分析与模间距的测定

本文利用平行平面F—P扫描干涉仪和X—Y记录仪,分析了He—Ne激光束的频谱。根据干涉仪的透射曲线,我们标定出干涉仪的自由光谱范围,并且借助其频标比直接地测定出激光的模式间距。     

复合腔掺铒光纤激光器功率的稳定输出

一种复合腔结构的稳定单纵模(SLM)掺铒光纤激光器,其复合腔结构由主环形有源腔和2个次级无源腔组成.这种激光器是利用布拉格光纤光栅(FBG)和复合腔结构相结合来共同选模.在整个波长调节范围内边模抑制比大于45dB,在1550.24nm附近边模抑制比可以达到最大值51dB.当泵浦功率为80mW时,掺铒光纤激光器输出功率为20.51mW.通过应用多环型腔结构,激光器的输出很稳定,在25min的观察时间内,输出功率的变化小于0.02%,实现了稳定的激光功率输出.     

微微秒光电导采样技术及应用

本文介绍了微微秒光电导采样技术的原理，应用自己研制的微微秒光电导采样系统测量了自制的ｐｓ光电导开关、超高速光电探测器、同轴电缆线的色散展宽、锁模Ａｒ激光的脉冲宽度和ＧａＡｓ场效应晶体管的响应时间等。     

InGaAs近红外激光雷达光电探测器研究进展

激光雷达是激光探测及测距系统的简称,它可以发射定位激光束,通过测定传感器、发射器与目标物体之间的传播距离来定位目标物体的位置,并呈现目标物体的三维结构信息。InGaAs是一种典型的Ⅲ-V族半导体材料,它在(0.35～1.42)eV范围内可调的禁带宽度使其在(0.9～1.7)μm波段具有广泛的应用,被认为是1 550 nm激光雷达探测器的理想材料。本文综述基于InGaAs的激光雷达光电探测器的器件结构、光电特性及InGaAs焦平面光电探测器在激光雷达探测领域的研究进展。目前,基于InGaAs光电探测器的最大响应度达0.57 A/W,最低暗电流低于0.75 pA/μm²,焦平面阵列已经发展到1 280×1 024,像元间距15μm。InGaAs近红外激光雷达探测器的响应波段位于1 550 nm,具有人眼安全、发射激光功率大、大气透过率高等优势,探测距离可达150 m,大视野120°×25°,在高阶辅助驾驶、无人驾驶、服务机器人等领域具有较大的应用潜力。     

利用两台独立激光器的拍频方法监测激光频率的锁定

采用两束独立激光拍频的方法,利用中心波长为780 nm的TOPTICA半导体激光器作为参考光对另一台中心波长为780 nm的MOGLABS半导体激光器锁定频率的稳定性进行监测.为了获得最优的拍频信号,对拍频条件进行了观测,分析了待测激光的光强、待测激光束与参考激光束的夹角及其偏振方向夹角对拍频信号的影响.在拍频信号最优的情况下,得到拍频信号的漂移量为1.804 MHz,可以认为待测激光的锁定频率是比较稳定的.拍频的方法为激光频率的锁定提供了一种有效的监测手段.     

基于新型激光干涉仪的玻璃测厚实验装置

设计了一种用于玻璃厚度测量的空间相位调制型激光干涉仪,该干涉仪主要由垂直腔面发射激光器(VCSEL),单模光纤和线阵电荷耦合器件(CCD)组成,玻璃上、下表面的反射光产生双光束干涉,生成的空间相位调制干涉图像被CCD探测,图像的空间频率与玻璃厚度成比例,厚度测量分辨率可以达到纳米量级。该玻璃测厚教学实验装置具有体积小和成本低等优势,涉及光学干涉、激光原理、光电探测、现场可编程门阵列(FPGA)、电子电路、虚拟仪器、数字信号处理等诸多内容,适合于高年级本科生的教学实验。     

光电导十字型多元探测器的研究与设计

本文叙述了在章动式扫描系统中使用的光电导型多元相减探测器的设计原理,经过原理实验,肯定了利用相减技术可以消除或者减弱大面积固定背景的原理,利用相减技术,背景噪音可下降n倍左右,并且合理设计多元探测器,可以使用一个前级放大器使探测器的信噪比和同样面积的单元探测器相同,从而确定了光电导型多元相减探测器的几何尺寸和多元联结方法。