利用光杠杆测量流体压强及流速的微小变化

将流体压强及流速的微小变化转化为U形管或测压管液面高度的变化.又利用光杠杆放大原理,将液面高度难以判断的微小位移放大成激光光点明显的位移,从而实现了液体压强微小变化的测量.实验结果表明,光点的位移与压强变化线性度高,测量灵敏、结果可靠.     

光电法测量金属丝的杨氏模量

根据硅光电池的光电特性,设计了测量钢丝杨氏模量实验中的光电测量装置,钢丝在外力作用下被拉长时,硅光电池的受光面积会发生变化,并引起光电流大小的改变.通过测定光电流的显著改变量即可测算出金属丝的微小伸长量,最终获得更准确的钢丝杨氏模量数值.     

一种高精度电容性微小变化量液压变送器

为测定流体压强的微小变化,提出一种基于平行板电容器原理的微小液压变送器设计方案,直接将压强变化量转换成频率信号变化量。该方案将平行板电容器作为传感器与温度传感器一并封装于管体内,同时电容器作为信号变送器的一部分实现电容-频率转换,变送器管体设有透明观察窗口用以直接感知液位的变化。实验结果表明,可实现静态压强和动态压强的高精度测量,测量精度达0.26Pa/Hz,具有装置简单、易操作、重复性好等特点。     

差动光程差倍增法测量微小位移

基于差动光程差倍增法将微小位移转化为多倍光程差,通过电桥光电转换电路,得到干涉条纹数的变化.采用差动干涉方法,提高了光程改变量与位移量的比例,使微小位移的测量精度提高到亚微米量级.     

用于高能X光测量的Si-PIN阵列探测器

设计了用于高能X光测量的小面积PIN硅光电二极管线列探测器,通过理论计算和EGSnrc蒙卡软件模拟分析了Si-PIN的探测灵敏度、线性电流和时间响应。根据理论研究可知,该探测器适用于大注量率、高能轫致辐射光的空间分辨力(3 mm)和时间分辨力(8 ns)的测量。并在理论设计的基础上进行了部分实验,采用小面积PIN硅光电二极管和放大电路,在"神龙一号"直线感应加速器上进行高能X光的测量,初步得到了PIN硅光电单元的响应结果,为线列小面积PIN光电管阵列的实用设计提供优化基础。     

毫秒脉冲激光致硅光电二极管电学损伤的有限元分析及实验研究

为了研究毫秒脉冲激光致硅基PIN光电二极管电学损伤,基于热传导及弹塑性力学理论,在光电二极管内部材料各向同性并且P-I-N三层结构之间满足温度连续和热流平衡条件下,建立毫秒脉冲激光辐照硅基PIN光电二极管二维轴对称模型,采用有限元方法模拟分析了1064 nm Nd:YAG毫秒量级脉冲激光辐照硅基PIN光电二极管的温度场与应力场分布,并实验测量了硅基PIN光电二极管实验前后的电学参数.结果表明,激光辐照硅基PIN光电二极管时,温升使材料表面熔融、烧蚀,并且在空间上存在温度梯度变化,即激光辐照产生的热与应力使光敏面及硅晶格晶键损伤,最终造成光电探测器的探测性能下降.研究结果可为毫秒脉冲激光辐照硅基PIN光电二极管电学损伤机理奠定基础.     

同相正交硅基光调制器的自动偏置电压控制技术

描述了基于同相正交硅基光调制器的自动偏置电压控制算法理论及实现方案。首先比较了硅基光调制器与传统铌酸锂调制器的调制特性,结合同相正交硅基光调制器模型推导出了调制器输出光信号与电场信号的函数关系式,根据此关系式提出了一种基于正弦dither信号注入调制器偏置工作点并解析调制器内置低带宽监控光电二极管反馈信号频域参数的控制方案,并通过数值仿真验证方案的可行性;然后搭建自动偏置电压控制算法的测试平台,通过测试平台得出不同偏置电压条件下I(in-phase)路、Q(quadrature-phase)路与Phase(outer-phase)路调制器内置监控光电二极管的反馈信号波形,并将测试结果与仿真数据进行对比,对比结果验证了本研究假定的同相正交硅基光调制器光电传递函数模型的准确性;最后测试了128 Gb/s双偏振正交相移键控调制格式下偏置电压控制算法的精度,并通过矢量幅度误差指标得到算法所引入的光信噪比代价。     

硅光电二极管的双光子响应

报道用连续光1.3μmInGaAsP半导体激光器探测硅光电二极管中的双光子响应(我们把倍频效应和双光子吸收统称为双光子响应).通过实验,证明在硅光电二极管中必然有倍频吸收引起的光电流存在.     

迈克耳孙干涉仪的数字化设计

使用硅光电晶体三极管作为光干涉条纹传感器,采用变间隙动极板电容传感器代替传统微距测量的设计方案,利用单片机对干涉条纹进行计数并自动测量反射镜的微小位移,实现了迈克耳孙干涉仪的数字化测量.制作了检测系统及电路,完成系统的软件设计.He-Ne激光波长的测量实验结果表明,采用该方案能够缩短测量时间,提高测量精度.     

北京同步辐射装置软X光束线通量谱的绝对测量与计算

在北京同步辐射装置(BSRF)上用全吸收平行板充氙电离室作一级标准探测器,对硅光电二极管(AXUV—100)的效率在光子能量5—6.5keV进行了标定,建立了二级标准探测器;AXUV—100硅光电二极管在50eV-6keV有很好的线性响应,将其在硬X射线波段已标定的效率曲线外推到软X射线波段,并对BSRF3B1A和4B9B光束线在软X射线波段光子通量谱进行了初步地测量,测量结果与理论计算结果较为符合.在3B1A软X光学实验站,利用二级标准探测器对用于惯性约束聚变(ICF)的软X光探测器的灵敏度进行了标定,并取得了满意的结果.     

硅光电二极管光谱响应率的测量

本文介绍测量硅光电二极管光谱响应率的实验装置及测量方法,并总结了在测量中要注意的问题,为今后的实验研究提供了有益的经验.     

光电耦合器的反应堆中子辐射效应

选择3种典型光电耦合器开展了反应堆中子辐照实验,中子注量为3×1011~5×1012cm-2时,位移效应导致电流传输比下降,饱和压降提高。发光器件相同,探测器为Si PIN光电二极管的光电耦合器比探测器为Si NPN光敏晶体管的光电耦合器的初始电流传输比要小,但其抗位移损伤能力更强。探测器均为Si NPN光敏晶体管,发光器件为异质结LED要比硅两性掺杂LED的光电耦合器的电流传输比抗位移损伤能力提高2个量级;以光敏晶体管为探测器的光电耦合器,在较大的正向电流和输出负载电阻条件下工作可提高抗辐射水平。此外,光电耦合器的位移损伤存在加电退火效应。     

宽波长范围的多色脉冲光学自相关测量

基于Si光电二极管和GaAsP光电二极管的双光子吸收特性,设计了800～2 000 nm宽带波长测量范围的简易自相关仪实验装置.利用该装置测量了克尔透镜锁模钛宝石激光、掺镱光纤锁模激光和掺铒光纤放大脉冲激光的脉宽;通过引入额外群延迟色散和增加自相位调制效应调控脉冲的净啁啾,研究了自相关曲线变化特性.结果表明：该自相关仪实验装置能够有效测量由净啁啾改变导致的自相关曲线变化特性,能够满足不同波长脉冲激光实验教学应用场合的需求.     

对液压法测杨氏模量的实验研究

引入了液压法测量杨氏模量,用液压微位移放大原理来表征微小变化量,用液压微位移放大器对传统的实验装置进行改进,通过实验原理、误差分析,结合测量结果,对此实验方法进行分析与讨论,由此给出了一种测量杨氏模量新的方法.     

交流电感电桥法线胀系数测量实验仪

将微小位移量转换成交流电桥中双线圈的电感变化量,利用交流电桥的高灵敏度实现了微小位移量的精确电测.采用传感器、单片机及多个PTC电加热器对样品棒进行均匀控温,同时安装散热风扇可使测试装置迅速降温.实验中增加了交流电桥调节、磁芯位移量与输出电压信号定标、最小二乘法数据处理等内容.将交流电桥与固体线胀系数测量2个基础实验结合起来,丰富了实验内容.     

利用激光全息干涉测量梁的微小位移

全息干涉测量利用二次曝光记录物体在不同载荷状态下的相对位移场.通过在干板上记录和比较不同状态产生的光波的干涉,可以得到在不同载荷时干涉条纹随物体位移的变化情况,实现对物体微小变形、微小位移量的测量.本文利用激光全息干涉技术测量了金属梁的微小位移量,计算得到金属梁的弹性模量和挠度.     

基于偏振光的干涉测长法

在干涉法测量微小位移实验中,通常数条纹的读数方式使得位移分辨率不可能小于波长的一半,本文提出了通过测量干涉相位达到连续测量位移的方法.首先测量方向相互垂直的线偏振光(p光和s光)通过干涉仪后的光强,然后利用仿射变换将测量结果映射到单位圆上.映射点的辐角与干涉相差只相差一个常量.通过记录辐角的变化可以对位移进行连续测量.通过干涉仪的冲击响应测量与金属线胀系数测量验证了此方法.     

金属丝杨氏模量测量装置的设计

基于迈克尔逊干涉原理设计了金属丝杨氏模量的测量装置。在金属丝上施加持续而又均匀增加的力,引起金属丝细微伸长,通过灵敏杠杆带动移动镜的移动,从而引起光屏上干涉圆环数目的变化;用一种光电传感器捕捉干涉圆环的光强信号,将光信号转换为电信号,再通过模数转换,精确算出干涉圆环的条数,就可以实现对金属丝微小伸长量的测量。采用Origin软件处理实验数据,避免了人为因素所造成的误差,智能化计算出金属丝的杨氏模量。     

周期极化掺镁铌酸锂光学参量振荡器时域特性的实验研究

分别采用MOTORULA公司的硅基光电二极管探测器和JUDSON公司的InGaAs光电二极管探测器对泵浦光和信号光的脉宽进行了测量.研究了极化周期、工作温度以及抽运功率与周期极化掺镁铌酸锂光学参量振荡器输出的信号光脉冲宽度的作用关系.实验采用LD端面抽运的声光调QNd:YVO4激光器作为抽运源,在晶体温度为30℃、极化周期为29.5μm条件下,当抽运功率为1008mW时,获得了平均功率为238mW的信号光输出,其光-光转换效率为23.6%,最窄脉冲宽度约为9.3ns,相对抽运光脉宽被明显压窄.     

用于太阳光谱仪的光电探测系统线性度测试装置

依据光叠加原理研制了一台太阳光谱仪光电探测系统线性度测试装置。该测试装置由300 W高稳定度氙灯光源、250 W卤钨灯光源、双层中性滤光片轮、双孔光阑及光学成像系统组成。依靠中性滤光片改变光束强度,依靠独立开闭的双光阑和光学成像系统实现光流叠加。该装置工作波段为200～2 400 nm,可模拟紫外-可见-红外波段地外太阳光谱辐照度,动态范围为104,已用于太阳光谱仪等光谱仪和硅光电二极管标准探测器等光电探测系统线性测量。