利用虚拟技术演示声波的拍现象

将虚拟技术与多媒体计算机教学技术相结合,演示正弦波的拍现象。方法是用麦克风采集拍音信号输入到计算机中,利用频谱分析软件进行实时分析,同时将拍信号投影在大屏幕上,以使学生全面、直观地认识而掌握拍的概念。     

高速RS422总线数字视频采集系统

介绍了一种基于RS422数字接口的PCI总线的单通道数字视频采集系统,可实现30帧/s的1024×1024像元10bit的数字视频采集。系统的核心技术是利用高速数据采集卡进行实时数字图像信号采集,并持续的将采集来的信号数据记录到计算机硬盘上。采集部分可用于PCI总线的视频系统或独立的视频设备中。     

铷原子中参量六波混频和量子拍的研究

在铷原子中实现了轴向相位匹配的参量六波混频,并探测到位于红外光谱区的六波混频信号.六波混频信号与泵浦激光进行和频,产生了位于可见光范围内的可调谐的和频信号,并从和频信号中观察到频率为608 cm 1的量子拍.结果表明,六波混频信号中的量子拍能够用于研究原子和分子的相干特性.     

光束偏转法自动测试激光等离子体冲击波系统的研制

根据光束偏转原理，研制了激光等离子体冲击波自动测试系统的硬件和软件。该系统使用计算机与可编程序控制器作为上下位机，采取上下位机通讯的方式控制步进电机及二维移动架的移动，以改变探测光的相对位置，并利用单模光纤和光电倍增管将探测到的光偏转信号传入数字示波器进行存储，最后计算机将示波器中采集到的光偏转信号进行分析处理。使用该系统对激光等离子冲击波的衰减过程进行了实际测试，得到了较为理想的实验结果。     

多通道实时远距离人工计时信号采集

采用光电偶合器、A/D转换器和并行接口芯片等设计数字信号采集系统实现人工计时信号采集,提高人工计时的效率和准确性。计时裁判员独立操作计时器开关产生的开关量信号用屏蔽电缆通过自带电源式插转箱连接到光电偶合器进行光电隔离,再由A/D转换器进行开关量信号的模数转换,最后由并行接口芯片接收,并通过数据总线发送到计算机。用软件控制人工计时信号的采集、计算、处理、存储和输出,从而实现人工记时信号的采集。     

激光双光栅法测微小位移中光拍信号波形改进

通过理论分析和计算机模拟方法,对激光双光栅法测微小位移实验中出现的不规则光拍信号波形,即“毛刺”现象进行讨论,提出了改进双光栅微振动实验的方法,并获得了好的结果     

气体栓子超声多普勒信号的仿真研究

通过分析研究气体栓子的超声多普勒信号的特征及其成因,建立气体栓子的超声多普勒仿真模型,为后续的气体栓子与固体栓子的分类提供理论基础。先利用超声辐射力和液体黏滞阻力的模型计算气体栓子所受的超声辐射力和黏滞阻力,然后计算气体栓子在血管内的径向加速度和轴向加速度,并从加速度得到气体栓子在血管内的运动轨迹,最后建立气体栓子的计算机仿真模型。实验中仿真合成气体栓子和固体栓子的超声多普勒信号,对信号的分析结果表明,相比于固体栓子,仿真的气体栓子信号受到作用力而产生的加速度将导致气栓信号在多普勒声谱图上频域的展宽,当气体栓子由低速区域加速到高速区域再由高速区减速至低速区将会在声谱图上体现为"V"型,若只有单一的加速或减速运动将只表现为斜线型。将仿真的气栓信号与临床采集的气栓信号进行比较,发现两者的特征是吻合的,说明气栓超声多普勒信号的仿真方法是合理的。      

植物微弱电信号在线采集系统的设计

植物电信号是细胞在生命活动中发出的电磁信号,由于其信号幅值为微伏级,在采集过程中,其有效信号很容易被噪声所淹没;依据植物电位信号的高阻抗源特性以及植物电位信号采集技术的特点,选择贴片电极作为测量植物表面电位信号的传感电极,有效降低了引导电极对植物的伤害和对植物电信号的干扰;采用AD8221芯片,设计了采集放大器电路用于采集植物电位信号,并搭建了植物电信号的采集系统,整个采集系统由放大电路、A/D转换电路、MCU、MAX232和计算机组成;以芦荟为实验对象,测得12 ℃时芦荟叶片电信号幅值的最大值是0.51 mV,最小值是-0.22 mV;结果表明该采集系统能够很好地采集植物电信号,为下一步的信号分析打下了坚实的基础。     

基于MSP430F149的激光光斑自动测量实验设计与实现

设计了刀口法激光光斑自动测量系统,采用MSP430F149单片机控制步进电机带动刀口自动扫描,同步采集光电探测器信号并传入控制计算机,利用LabVIEW语言开发"人机交互界面",借助Matlab Script节点对数据进行分析得到光斑尺寸参量,实现了激光光斑尺寸的实时测量显示和程序化处理.     

高功率微波拍波辐射场高精度测量方法

在进行高功率微波(HPM)拍波辐射场测量时,由于常规测量系统中天线、衰减环节、检波器等器件是按照频率设计和进行指标测试的,当接收包含多个频率分量的拍波信号时,存在着难以判定和选择对应频率点技术指标的难题。并且由于检波器的非线性特性,单一检波器用于拍波信号测量时会产生新的拍频信号,该拍频信号叠加在检波电压包络上,使得检波电压包络振荡起伏,给测量带来较大的测量偏差。为解决上述问题,设计了基于频率分离测量和场强回推叠加的测量方法,可将拍波功率测量不确定度降低到0.3 dB以内,适用于HPM微波拍波辐射场高精度测量场合。     

基于微波频差转换的光学拍频研究

光学拍频是大学物理和光学实验教学中的重要内容.由于激光器存在中心波长漂移问题,实验中不易产生可观测的拍频信号.受到微波光子技术中微波波段和光波波段相互作用机理的启发,提出了基于微波频差转换的光学拍频方法.借助强度调制和相位调制将两个频差较小的微波信号调制到同一光载波上,结合光学滤波器获得了两个频差极小的稳定光信号,利用光电探测器实现光学拍频,从仿真和实验两个层面分别获得了可视化的低频拍频信号.该研究为大学物理和光学实验提供了与科学前沿相结合的实验方案,可拓展教学内容和教学深度,有利于培养学生的科学素养.     

相位调制激光多普勒频移测量方法的改进

本文对现有相位调制激光多普勒频移测量方法进行了改进,通过定义新的鉴频参量来同时利用相位调制信号直流和交流分量中的有用信息进行多普勒频移测量.由于相位调制信号直流分量中包含着调制信号光的Fabry-Perot干涉仪光强透过率,所以这一改进本质上是将基于Fabry-Perot干涉仪的边缘技术激光多普勒频移测量方法的优势引入到相位调制测量方法中,以提高其自身的性能.理论上证明改进后的相位调制激光多普勒频移测量方法无需对信号光的光强进行测量,所以可以进一步简化探测系统的结构和较少噪声混入的通道.另外,通过对改进前后鉴频和测量灵敏度曲线进行对比,还证明了其具有更高的测量灵敏度和动态范围.实验上对硬目标反射的频移可控信号光进行测量,不但证明了理论的正确性,而且证明了改进后的相位调制激光多普勒频移测量方法,测量动态范围提高约1倍,测量标准偏差降低约35%.     

高功率可调谐双频激光全光纤放大实验研究

基于全光纤以及主控振荡功率放大器,设计并搭建了一套扫频范围为125~165 MHz的拍频信号的放大系统。并设计了一套基于1064nm的Nd:YAG单块非平面环形腔激光器作为单频种子源。通过声光移频的方式将1064nm单频激光分成中心频差为150 MHz的两束激光进行拍频。双频激光初始功率为50mW,通过放大系统将双频功率放大到10W。通过实验及分析得出两束频差为150MHz的激光功率比率在放大之后保持不变,且经过放大的激光信号中,拍频信号所占的功率成分可以通过调节双频功率比以及单臂分量的偏正态来获得最大输出。同时对拍频信号的信噪比及线宽进行了实验分析。     

激光拍频信号光子到达时间间隔特性分析

为了得到周期激光拍频信号的频率,从理论上推导了光信号相邻光子到达时间间隔满足的概率密度函数(PDF),以数值计算为基础,对周期性激光拍频信号进行详细分析,得到了稳定光强信号和周期拍频信号光子到达时间间隔PDF曲线形状的差别,从该差别中能够获取信号的拍频频率。设计了验证实验光路系统,采用多像素光子计数器(MPPC)记录光子时间,对6、8、10、12MHz拍频信号进行探测,证明了理论分析的正确性。在光子计数频率为拍频频率1/5的条件下,得到较好的实验结果,估计两光束混合效率为0.65。以暗计数噪声为限制条件,分析了该方法能够探测到的最小拍频频率为0.2333MHz。     

基于相位调制器与Fabry-Perot干涉仪的激光多普勒频移测量方法

提出了一种激光多普勒频移测量方法, 此方法利用正弦相位调制使信号光在原频率成分基础上产生正负一阶边带, 再由Fabry-Perot干涉仪对调制光振幅和相位进行调整, 使其产生固定频率的拍频信号, 利用此拍频信号的振幅随频率变化而变化的性质来进行多普勒频移测量. 通过理论分析证明该方法具有很高的测量精度, 加工装调难度不大, 兼顾了普通相干与非相干探测方法的优势. 另外通过实验证明该方法的正确性与可行性, 并通过与普通非相干方式比较发现该方法在测量精度上可以提高 约1个数量级. 关键词： 多普勒频移 相位调制 Fabry-Perot干涉仪 拍频     

Autocorrelation Method to Detect Frequency Shift of a Laser Diode by Short Pulse Irradiation

A new method to investigate fast frequency modulation of a laser diode by applying optical pulse irradiation is presented. The self-delayed heterodyne technique and an autocorrelation method are used to detect beat in the heterodyne signal due to frequency shift by the irradiation. Autocorrelation of the beat signal is suggested to be calculated via its spectrum.     

Fifth-order attosecond polarization beats using twin color-locked noisy lights in cascade three-level system with Doppler-free approach

Fifth-order attosecond sum-frequency polarization beat (FASPB) is studied in a cascade three level system with the phase-conjugation fourth-order coherence function theory. An improved schematic diagram of geometry, which is different from that inducing fifth-order femtosecond different-frequency polarization beat(FFDPB), is used to obtain FASPB. By analyzing the cases that pump beams have either narrow or broad bandwidth, it is found that the temporal behavior of the sum-frequency polarization beat signal depends on the properties of the lasers and transverse relaxation rate of the atomic energy-level system. Finally,the cascaded four-wave mixing (FWM) processes and the difference between attosecond and femtosecond polarization beats have been discussed, it is found that cascaded or sequential lower processes can often obscure the direct fifth-order polarization beat processes.     

光学相位锁定激光在原子玻色-爱因斯坦凝聚中实现拉曼耦合

采用光学相位锁定环路技术将外腔反馈式半导体激光器锁定到与钛宝石激光器输出激光频率上. 锁定后两束激光的差频线宽从MHz降低到Hz量级, 同时两束激光的频率差可实现几百兆赫兹到7 GHz的精密调节. 锁定的两束激光作用在铷原子玻色-爱因斯坦凝聚的两个基态超精细态F=2, 1, 观测到在两个超精细态之间的拉曼跃迁. 该技术可用于超冷原子两个超精细态之间自旋轨道耦合.     

INTERFERENCE EFFECTS IN DIFFERENT FIFTH-ORDER POLARIZATIONS WITH BROADBAND NOISY LIGHT

Based on the second-order coherence function, we have studied a phase-conjugate ultrafast modulation spectroscopy due to the interference between the fifth- and fifth-order optical polarizations in cascade three-level Doppler-broadened system. It is found that the temporal behaviour of the beat signal depends on the stochastic properties of the lasers and the transverse relaxation rate of the transition. The beat signal depends on the second-order coherence function, which is determined by the laser line shape. Since different stochastic models of the laser field only affect higher than second-order coherence functions, they have little influence on the general temporal modulation behaviour of the beat signal. The cases that pump beams have either narrow band or broadband linewidth are considered and it has been found that for both cases the overall accuracy for the energy-level difference measurement is determined by the homogeneous linewidths of the optical transitions. Finally, the spatial modulation behaviour of the beat signal has also been discussed.