光学条纹相机时间扫描性能应用

对相机全屏扫速性能进行了系统分析,发现基于相机整体的平均扫速及扫速非线性处理扫描时间的传统方法不能反映相机空间畸变现象,并且扫速非线性放大了数据处理不确定度,从而降低了相机应用价值。建立了一套基于全屏扫速及扫速不确定度的扫描时间精细处理方法,它自洽消除了相机的空间畸变和扫速非线性的系统性影响。开展了理论分析和验证实验,结果表明:精细处理方法很容易使扫描时间数据处理相对不确定度降低到1%以内,显著提高了条纹相机时间扫描精度和应用可靠性。     

转镜式高速相机扫描速度检测装置及不确定度评定

基于光电转换基本原理，设计并研制了用于转镜式高速扫描相机扫描速度的检测装置，包括均匀脉冲光源、精密双狭缝、超快响应光电转换器以及高带宽、高采样率数字示波器等。论述了检测装置的核心部件，用该装置实测了SJZ-15型转镜扫描相机名义扫速为4．5mm／μs的扫描速度，计算出了扫速不均匀性。按照国军标GJB3756，对检测装置的测量不确定度来源进行了分析，给出了该装置的不确定度评定方法及测量不确定度，对检测结果的评定表明，该检测装置的相对测量不确定度不大于0．1%，远低于目前转镜扫描相机的最大扫速不均匀性水平。实验证明，设计的检测装置具有很高的准确度和可靠性。     

条纹相机扫速非线性的标定和修正

 研究了条纹相机扫速非线性、动态范围等测试用标准具的精确设计方法。通过选用合适的标准具,实验标定了C1587条纹相机的扫速非线性,并采用逐点对强度修正的方法,完成了条纹相机的扫速非线性的计算机自动修正。     

可见光条纹相机绝对灵敏度测量

为将可见光条纹相机应用于绝对测量领域,建立了可见光条纹相机绝对灵敏度测试方法。通过对条纹相机扫描成像过程的推导,定义了条纹相机的量子效率为某一波长光入射时,输出图像净计数与输入光子数之比。使用多模光纤分束器,实现了条纹相机输入光子数的定量,用经过标定的光电倍增管监测入射光子数,建立了条纹相机量子效率测试系统。利用该系统实际测试了某条纹相机的量子效率,结果为0.7 counts/photon。对测量环节的不确定度分析表明,测试结果不确定度在5%之内。这种方法在评估Z箍缩可见光条纹相机诊断系统的灵敏度中发挥了重要作用,也可应用于其他需要确定条纹相机可见光灵敏度的场合。     

延时法测量条纹相机μs档扫描非线性

为实现μs档条纹相机扫描非线性标定,建立了基于延时可调信号源和外触发激光器的条纹相机μs档扫描非线性标定系统,弥补了标准具法的不足。系统通过延时值的递增,得到条纹相机扫描速度在全扫程的变化。系统中时间关系抖动来源主要是测试设备延时抖动和条纹相机触发延时抖动。时间抖动测试与分析显示,条纹相机延时抖动±0.6ns,测试设备延时抖动±0.3ns,系统总时间抖动±0.7ns。系统时间抖动会造成最终时间轴信息的起伏。大量数值模拟分析表明,时间轴起伏对系统时间抖动的影响±2ns,在可以接受的范围内。因此,该系统能够胜任条纹相机μs扫程时间信息的测量标定。     

高速扫描相机时间测量不确定度分析

以国内普遍使用的SJZ-30型高速扫描相机为例,用精测转速方法的结果处理数据,转速测量相对合成不确定度小于0.1%,时间间隔测量的相对扩展不确定度为0.2%.扫描速度在像面上的位置误差,采用"中值扫描速度",可予以校正.同时讨论了进一步降低转速测量不确定度和位置误差的方法.     

基于条纹调制度的多投影显示融合方法

为了提升多投影显示系统的亮度融合速度,提出了一种基于结构光条纹调制度测量的多投影显示融合方法。该方法利用相机拍摄投影机投影在显示墙上的结构光条纹,计算出每个投影通道的调制度信息。同时,利用结构光条纹的相位信息构建投影机与相机间的亚像素级映射关系,并由此得出投影机上每个像素点在显示墙上的调制度数据。将该调制度数据与边缘融合结果相结合可得出每个投影通道的亚像素级融合模板。该方法具有操作简便、测量速度快、测量结果不受环境光干扰等优点,应用领域非常广泛。理论分析和真实场景实验都证明该方法的有效性和可行性。     

条纹相机动态范围的标定

利用法布里-珀罗标准具对条纹相机的动态范围进行了标定实验研究,提出脉宽加宽20%的强度值为饱和点值的条纹相机动态范围的严格定义,对噪声控制进行了简单必要的分析。当输入脉冲宽度为30 ps时,在给定扫速档位,实验给出S-1条纹相机的动态范围为102。     

X光条纹相机时间性能标定

 X光条纹相机在惯性约束聚变实验诊断中具有重要作用，它的性能技术指标的精确标定是实验数据可信度的基础。在上海激光联合实验室的20 TW激光器上对X光条纹相机的扫速、时间分辨等时间性能进行了标定，取得了较好的结果。标定结果显示相机的各项性能与出厂标称值有了较大改变。标定的实验结果可有效提高ICF实验数据处理和物理分析的可靠性。     

高精度光电探测器的线性测量

介绍了一种高精度的光电探测器线性测量系统,讨论了线性测量的方法,确定以光束叠加法为线性测量系统的基础.设计了测量系统,以944 nm激光器为光源,测量了Si陷阱探测器和InGaAs陷阱探测器的非线性因子.实验结果表明,利用该系统在0.1～200μW的入射光功率范围内.Si陷阱探测器非线性因子平均值小于0.009%,联合不确定度小于3.18%;InGaAs陷阱探测器非线性因子平均值小于0.6%,联合不确定度小于6.87%.实验结果证明该系统可以作为高精度光电探测器线性测量装置.     

红外激光对可见光CCD成像系统的干扰

采用连续波红外激光对可见光面阵CCD成像系统进行了干扰实验,观察到饱和串扰、全屏饱和等干扰现象,并测到串扰阈值小于2.0×102W/cm2,全屏饱和阈值为1.2×104W/cm2。通过分析CCD输出电压、视频信号,提出基于有效干扰面积的干扰效果评估方法,并利用该方法对干扰面积与激光功率密度、辐照时间之间的关系进行了半定量分析。结果显示:激光功率密度对干扰效果的影响较大,而辐照时间在0.5~2.0 s之间时,辐照时间对CCD干扰效果的影响不明显。     

辐射温度的数据处理方法

 辐射温度是间接驱动惯性约束聚变实验中可以定量测量的重要物理量。引进了一种通过直接计算辐射通量来得到辐射温度的方法,该方法的主要优点是计算简单,避免了某些时刻不能计算辐射温度的情况。由该方法得到的辐射温度与传统方法计算结果符合较好,不确定度均为7%。通过与冲击波测量温度峰值的结果对比确认了数据处理方法的正确性。在此基础上建立了国内某大型激光装置上的新型15道软X光能谱仪的数据处理系统。     

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通过建立检漏结果不确定度的评定模型,应用蒙特卡罗方法对检漏数据进行随机模拟,获得了各输入量的随机样本,计算了检漏结果的不确定度,并与传统评定方法得到的不确定度进行了比较和分析。研究表明,两种方法计算得到的不确定度一致,说明蒙特卡罗方法可以作为评定氦质谱检漏结果不确定度的有效方法,且蒙特卡罗评定方法计算效率更高,应用范围更广。     

Direct measurement of the instantaneous linewidth of rapidly wavelength-swept lasers

The instantaneous linewidth of rapidly wavelength-swept laser sources as used for optical coherence tomography (OCT) is of crucial interest for a deeper understanding of physical effects involved in their operation. Swept lasers for OCT, typically sweeping over ~15 THz in ~10 μs, have linewidths of several gigahertz. The high optical-frequency sweep speed makes it impossible to measure the instantaneous spectrum with standard methods. Hence, up to now, experimental access to the instantaneous linewidth was rather indirect by the inverse Fourier transform of the coherence decay. In this Letter, we present a method by fast synchronous time gating and extraction of a "snapshot" of the instantaneous spectrum with an electro-optic modulator, which can subsequently be measured with an optical spectrum analyzer. This new method is analyzed in detail, and systematic artifacts, such as sideband generation due to the modulation and residual wavelength uncertainty due to the sweeping operation, are quantified. The method is checked for consistency with results from the common, more indirect measurement via coherence properties.     

Obtaining the apex of the unitarity triangle from B-->piK decays

We present a method of obtaining the apex of the unitarity triangle from measurements of B-->piK decay rates alone. Electroweak penguin amplitudes are included, and are related to tree operators. Discrete ambiguities are removed by comparing solutions with independent experimental data. The theoretical uncertainty in this method is about 10%.     

扫描磁场中玻色-爱因斯坦凝聚体系的奇异自旋隧穿

用平均场的方法,研究了线性扫描磁场中自旋-1玻色-爱因斯坦凝聚体系的自旋隧穿.集中考虑⁸⁷Rb这种典型的碱金属原子凝聚体,根据外磁场扫描率的不同,研究了它的隧穿动力学.在慢扫描(即绝热条件)和快扫描条件下,体系无隧穿现象.对中等大小的扫描率,发现隧穿现象,且这个隧穿动力学对磁场扫描率非常的敏感,表现为看似混沌的隧穿区的存在.然而,把这个看似混沌的区域放大,发现在扫描率精度为10^-8T/s的量级上,隧穿率对磁场扫描率的关系实际是有规律的类周期结构.此外,还发现,实 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 自旋 隧穿     

高能激光能量计溯源问题研究北大核心

由于高能激光能量计标定过程中没有标准的能量测量装置和标准的激光源,无法采用常规方法对其进行标校。提出了一种利用现有小能量计从低到高逐级多次传递不确定度的方法,以及一种利用能量等效原理对激光能量计进行标校的方法。不确定度传递法方法简单,但环节较多导致不确定度较大。等效标定法包括电标法和光标法,电标法对设计要求较高,但求解过程相对简单。光标法工程实现难度要低得多,但必须事先对灯组余热及热损失进行测算。等效法的三个条件与误差大小关系紧密,在结构设计中必须严格考虑,它是提高测量准确性的根本,其次要尽量减少不确定度传递的中间环节,最后需要对误差项进行科学分析和测定,在此基础上对这些项进行相应的修正和补偿。     

扫描磁场中玻色-爱因斯坦凝聚体系的奇异自旋隧穿

用平均场的方法，研究了线性扫描磁场中自旋-1玻色-爱因斯坦凝聚体系的自旋隧穿.集中考虑⁸⁷Rb这种典型的碱金属原子凝聚体，根据外磁场扫描率的不同，研究了它的隧穿动力学.在慢扫描(即绝热条件)和快扫描条件下，体系无隧穿现象.对中等大小的扫描率，发现隧穿现象，且这个隧穿动力学对磁场扫描率非常的敏感，表现为看似混沌的隧穿区的存在.然而，把这个看似混沌的区域放大，发现在扫描率精度为10^-8T/s的量级上，隧穿率对磁场扫描率的关系实际是有规律的类周期结构.此外，还发现，实     

基于相关光子多模式相关性的InSb模拟探测器定标方法

利用基于参量下转换产生的相关光子可以实现“无溯源”的绝对定标. 将该方法推广应用于模拟探测器定标的过程中, 获取两路模拟光电流信号的有效相关信息是主要难点. 在相关光子的多模式相关性理论模型的基础上, 提出了一种新的光电流处理方案. 通过将某一时刻采集到的光电流所包含的电荷量转换为等效光子计数, 采用双光路平衡探测和双通道数据波动校正的技术思路, 开展了红外模拟探测器量子效率定标验证实验研究. 利用532 nm单波长激光器为抽运源、PPLN晶体为非线性晶体, 在25 ℃工作温度下获取了631和3390 nm的相关光子对, 定标了InSb红外模拟探测器在3390 nm处的绝对功率响应度. 结果表明, 对InSb模拟探测器的合成不确定度为7.785%. 根据量子效率与绝对功率响应度之间的函数关系, 定标结果与国内计量单位的校准结果的相对偏差为3.6%. 利用多模式相关性在模拟信号下实现红外模拟探测器的绝对功率响应度定标在国际上暂无此方面的报道, 该方法验证了应用多模式相关性理论开展模拟探测器定标方法的可行性, 对于探索基于相关光子的定标技术和拓宽辐射定标应用领域具有重要意义.