硅片表面球形粒子散射研究

为求解硅片表面微小粒子在任意线偏振平面入射光照射下的散射光光强分布,选择了基于Mie散射的杨氏模型为依据,推导了该模型下散射光强空间分布的计算方法,并给出了0.54 μm球形粒子在垂直、倾斜入射下光强空间分布的模拟计算结果，以及入射平面第一象限内散射光强与国外已发表实验结果的比较.     

光子计数式光电倍增管四象限型和弱光像增强CCD跟踪系统的性能比较

基于光子计数式光电倍增管四象限跟踪系统和弱光像增强CCD跟踪系统的基本原理，分析了这两种跟踪系统的测量噪声误差、系统控制特性和系统闭环噪声等，并重点根据实验结果分析和比较了这两种跟踪系统的性能。结果表明，光子计数式光电倍增管四象限跟踪系统的性能优于弱光像增强CCD跟踪系统。     

一种基于ＰＩＮ型光电二极管频率响应的测试方法

根据信号系统相关理论,提出了一种针对该类光电探测器频率响应的测试方法。该方法实现的测试系统主要包括窄带脉冲激光光源、光强衰减装置和光电探测器等。由光电探测器接收经过光强衰减后的窄带激光脉冲信号,同时利用数字示波器获得相应信号波形的上升时间;根据相关的计算公式,得到光电探测器的频率响应;对所得测试结果进行误差分析。实验结果表明:对理论频率响应带宽为１０．６ ＭＨｚ的探测器,利用该方法测得的相对误差为６％左右, 该测试方法简单、可行,适用范围广。     

高能激光对四象限制导器件的影响分析

为了有效地实施激光干扰,需要确定高能激光对四象限制导器件的影响。分析了由高能激光诱导的四象限制导器件的温升分布。理论分析和数值计算表明,在持续的强激光作用下,会造成光电材料的硬损伤。利用典型的比例导引跟踪系统的系统函数,验证了高能激光对四象限制导器件实施激光干扰的有效性。     

基于超导纳米线单光子探测器深空激光通信模型及误码率研究

高速深空通信是深空探测的关键技术之一,具备单光子灵敏度的激光通信系统将大大提高现有的深空通信速度.然而,单光子条件下的激光通信不仅需要考虑传输环境的影响,还需要考虑实际单光子探测器性能和光子数量子态的分布.本文在不考虑大气湍流影响的情况下,以光电探测模型为基础,引入超导纳米线单光子探测器(SNSPD)系统的探测效率和暗计数,建立了反应系统差错性能的数学模型,提出了系统误码率的计算公式.先对公式中的光强和激光脉冲重复频率对误码率的影响进行仿真,再通过实验结果验证仿真模型.结果表明,光强对误码率的影响最明显,随着光强从0.01光子/脉冲到1000光子/脉冲的增加,误码率从10~(-1)到10~(-7)量级明显下降;激光脉冲重复频率对误码率的影响受到不同光强的制约,但都随着脉冲重复频率的增加呈下降趋势.与此同时,当增加光强或者提高速度时,误码率高于仿真结果,约在10~(-4)量级,其原因可能是实际通信中调制光信号的消光比不足和光纤引入背景噪声提高了系统暗计数.以上模型和实验结果为进一步开展基于SNSPD的月球-地球、火星-地球等高速深空激光通信奠定了基础.     

光电探测器原理及应用

介绍了光电与系统的组成，阐述了光电二极管和雪崩光电二极管的工作原理及噪声问题，对雪崩光电二极管ＡＰＤ和光电倍增管ＰＭＴ进行了比较，并以四象限探测器为例说明了光电探测器的应用问题。     

微束斑X射线源聚焦系统的数值研究

本文研究了由两个磁透镜组成的电子束打靶微束斑X射线源的聚焦系统.首先利用有限元法计算了磁透镜的磁感应强度的轴上分布,在此基础上用三次样条函数插值计算了磁场的空间分布,最后用四阶Runge-Kutta法追踪了电子的运动轨迹,并给出了入射电子束经过聚焦系统后的缩小倍率.     

四象限光电检测系统的定位算法研究及改进

在相同硬件条件下,四象限光电检测系统的线性区间和响应灵敏度等会因算法不同而产生差异。首先分析光斑定位的常用算法,通过数值积分和曲线拟合得出具有高斯分布的激光光斑位移量在不同算法下的修正曲线,设计制作了一套精度较高的数字式四象限光电定位系统,并使用该系统验证了理论推导结果。     

激光束光强分布对材料激光加热的影响

 对激光强度空间均匀分布光束、高斯、超高斯以及平顶高斯光束进行了分析比较,在激光功率与光斑半径相同条件下,计算了各种光束的峰值光强和光束填充因子与光束阶次的关系,给出了光强分布的表达式。并将不同空间分布的光束作为热源,耦合到材料热传导方程中,以数值计算说明了各种光束辐照下,2mm厚30CrMnSiA钢材料靶面不同的热效应。     

一种四象限光电定向装置的实现

本文采用四象限硅光电池作为光电探测接收器．根据和差式原理，设计并在实验上实验了一种四象限可直观、快速观察的光电定向装置。     

Fast LEED-intensity measurements with a computer controlled television system

A standard television system in combination with a processing computer is used for measurements of LEED beam intensities of a spot pattern. The video signal of the TV camera contains the intensity distribution of each spot. This can be integrated for one selected spot by the computer which also takes care of automatic background subtraction. The processing program controls the energy of the incident electron beam and follows the moving spot position. One integration of a profile and thus the measurement of one point of anI(E) curve takes 0.5 s or less. Diffracted beam currents down to 10⁻¹¹ A can be detected with the present experimental set-up. The output is immediately displayed and recorded in final reduced formI/I ₀.     

基于对偶单元法的三维集成微系统电热耦合分析

随着三维集成微系统集成度和功率密度的提高,同时考察电设计与热管理的多场耦合分析势在必行.本文面向三维集成微处理器系统,通过改进的对偶单元法(dual cell method,DCM)实现了系统的快速电热分析.该方法通过引入泄漏功率、材料系数随温度的耦合,相比于传统有限元法在更新以及组装本构矩阵上有更大的优势.仿真验证表明,本文所采用的算法相比传统有限元法仿真速度提升了约30%.在考虑了材料系数以及泄露功率热耦合因素后,系统热点温度相对于考虑耦合前上升了20.8 K.最后采用本文所提出算法对三维集成微处理器系统进行布局研究,比较了硅通孔阵列常规布局和集中布局在处理器核心下方两种布局方式对上下层芯片热点温度的影响,研究了功率不均匀分配对两种布局的影响.     

一种时间分辨激光诱导击穿光谱的测量方法

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种动态光谱。时间分辨LIBS光谱测量是研究激光诱导等离子体演化和谱线自吸收的重要技术。结合激光诱导击穿光谱测量的时序特性,提出一种利用常规性能光谱探测设备获得微秒级时间分辨LIBS光谱的测量方法。通过控制毫秒级光谱探测设备的积分延迟时间,获得不同延时下的LIBS光谱信号,对所得光谱进行处理得到相应特征谱线拟合强度,将所测的特征谱线强度按照一定的时间间隔进行差分,得到差值即为差分间隔时间内特征谱线的积分强度。采用差分时间间隔应大于系统最差时序精度,同时优选无重叠干扰和背底连续的谱线信号进行分析。以等离子体产生后持续时间为横坐标,计算所得谱线差值强度为纵坐标,即可获得特征谱线的强度演化曲线。通过实验验证,使用积分时间为毫秒量级光谱仪和时序精度为0.021微秒控制系统,该方法可以实现微秒量级时间分辨LIBS光谱测量,可用于表征LIBS光谱特征谱线演化过程,降低了LIBS光谱时间分辨测量系统成本。     

The LaueUtil toolkit for Laue photocrystallography. II. Spot finding and integration

A spot‐integration method is described which does not require prior indexing of the reflections. It is based on statistical analysis of the values from each of the pixels on successive frames, followed for each frame by morphological analysis to identify clusters of high value pixels which form an appropriate mask corresponding to a reflection peak. The method does not require prior assumptions such as fitting of a profile or definition of an integration box. The results are compared with those of the seed‐skewness method which is based on minimizing the skewness of the intensity distribution within a peak's integration box. Applications in Laue photocrystallography are presented.     

激光多普勒测速仪中散射光特性的研究

后向散射光特性与多普勒信号的质量密切相关。为了设计高性能的激光多普勒测速仪,运用散斑理论详细分析了激光多普勒信号的强度与散射光斑大小的关系,结合泛函理论给出了计算多普勒电流的散斑表达式,并通过实验的方法研究了回波信号的偏振特性及其强度分布。理论分析与实验结果表明,激光多普勒信号的强度与接收器件光敏面的直径成正比,与光斑的直径成反比;选用光斑较小的圆偏振激光束,并用光敏面尺寸较小的探测器在镜面反射方向上接收信号光,可以大大提高多普勒信号的信噪比,增强系统的探测能力,为提高系统的测量精度创造有利的条件。     

大长宽比矩形有源非稳腔模式的数值模拟

 利用快速傅里叶变换算法和薄层增益近似方法,在Matlab计算平台上,对大长宽比正支共焦有源谐振腔进行了数值模拟。得到了长宽比为3.6∶1的大功率化学激光器输出的近场模式强度和相位分布,以及理想聚焦下的远场光斑的强度分布。给出了由非均匀增益引起的强度分布不均对远场光斑的影响。得到的近场图像结果和实验结果基本一致,表明本方法可以对大长宽比矩形腔的输出模式进行仿真,从而为激光器的光束质量改善提供计算参考。     

Spot size and radial intensity distribution of focused Gaussian beams in spherical and non-spherical aberration lenses

We discussed the radial intensity distribution in the presence of spherical aberrations (SA) for cases in which the incident field is a focused Gaussian spot. A numerical solution of a two dimensional integral diffraction (paraxial ray) equation for a relatively large SA is developed by using the well-known trapezoidal rule for integration. The mesh size was chosen so that convergence of the integration is insured to one part in 10⁻⁸ at successive steps. The spot size and the radial intensity distribution in both SA free lens and lens exhibiting SA are calculated. A relation that determines the spot size at the geometrical focus in aberrated case is developed.     

基于EKF的水下LD通信精对准控制算法

高速激光通信中接收机与光斑中心很难处于精对准状态,导致水下光通信链路难以稳定建立.首先采用蒙特卡洛仿真统计法分析激光光子在海水中传输的接收光强分布规律,再通过实验对接收端的光斑图像进行采样分析,利用曲线拟合得到接收器位置与接收光强的关系.仿真与实验结果表明:光束经过25 m的水下传输,接收光强分布仍近似为高斯分布.采用非线性估计算法(扩展卡尔曼滤波)与基本状态控制反馈理论,根据接收光强度估计接收器当前位置与最大光强处的距离,通过反馈算法实现接收端与光斑中心的主动跟踪对准.算法仿真结果显示,接收端对准误差在2 mm以下,稳定后接收效率超过98%.     

超半球形固体浸没透镜系统的亚表面显微

应用矢量衍射理论和薄膜光学方法,研究了有禁带存在时超半球形固体浸没透镜(SIL)系统的亚表面显微。模拟计算结果显示,光斑的强度,边瓣强度和光斑大小随禁带厚度发生振荡。光斑的大小和光斑的强度几乎是反相变化的。当禁带材料的折射率与固体浸没透镜(SIL)的折射率相匹配时,光斑的强度较大,分辨率较高。随着离开样品表面的距离的增加,光斑的强度不断减小,光斑的大小和边瓣强度逐渐增加。