基于多纵模拍频测量光纤色散

利用激光多纵模拍频频率与谐振腔色散系数的关系实现光纤的色散测量.测量系统采用可调光纤Fabry-Perot滤波器与光环行器构成窄带波长可调反射镜,作为光纤激光器的后腔镜,以光纤Sagnac干涉器作为前腔镜.将待测光纤置于谐振腔内,用频谱分析仪测量激光器拍频频率随激光输出波长的变化,得到待测光纤的色散系数.用该系统分别测量了色散补偿光纤和标准单模光纤的色散系数,实验结果表明该方法能够满足通信光纤的色散测量要求.该系统测量速度快、成本低、结构简单,具有良好的应用前景.     

基于光纤环形腔衰荡光谱的偏振测量

针对传统偏振测量较难同时实现高灵敏度和较好稳定性的问题,提出了一种采用光纤环形腔衰荡光谱技术进行偏振测量的方法,并进行了实验证明.对比分析了掺铒光纤放大器放置在环形腔的内部和外部对脉冲曲线和脉冲数量的影响.在掺铒光纤放大器中使用长度为2m的低增益和低噪声掺铒光纤来减少波形失真并补偿环形腔的内部衰减.利用光纤环形腔衰荡光谱系统对偏振角进行测量,通过记录分析环形腔中光脉冲的衰减时间得到偏振角的变化.结果表明:偏振角和衰减时间在0°~90°的范围内满足良好的线性关系,光纤环形腔衰荡光谱系统的灵敏度和拟合曲线的相关系数分别为4.05μs/°和0.999 6,最大灵敏度误差为0.027 3μs/°.通过10次重复实验,选取六组数据进行拟合得到系统的平均再现性误差为0.030 8,重复性良好,可用于旋光溶液测量,也为光纤径向应力双折射特性和光纤激光器的偏振态测量提供了参考.     

错位光纤干涉激光谱结合BP神经网络的温度传感研究

在分析不同温度时单模错位光纤干涉光谱对应波长的条件下,搭建三层BP神经网络模型对温度传感进行研究,解决了常规光纤测温系统复杂和精度不高的问题。对建立的网络模型参数进行探讨,将采集的激光波长与对应的温度数据,经BP神经网络训练,对比得到最佳网络结构,达到在训练完成的网络输入层输入激光波长值时,便可在输出层得到对应的温度预测值。结果证明,实验输出的预测温度值与实际温度值之间表现出明显的相关性,即预测值能够逼近实测值。温度校正和预测相关系数分别达到0.999 61和0.979 27,校正标准误差与预测标准误差分别为0.017 5和0.144 0,得到预测集的平均相对误差为0.17%,剩余预测误差RPD可达到5.258 3,RPD大于3.0,说明定标效果良好,所建模型可用于实际的检测。另外,将该算法用于了带校正的双耦合结构单模错位光纤测温系统中,结果表明BP神经网络方法能够较好的处理错位光纤测温系统中激光光谱数据和温度之间的非线性关系,预测温度值与实测温度值之间的相关度为0.996 58,得到预测温度值与实际温度值之间平均相对误差为0.63%,从而提高了光纤测温传感器的精度和稳定性,同时也验证了该算法在光纤传感上的可行性,也为错位光纤的压力、曲率等其他物理量传感的精确测量提供了新思路。     

Additivity rule for electron--molecule total cross section calculations at 50--5000eV: a new geometrical approach

Taking into consideration the changes of the geometric shielding effect in a molecule as the energy of incident electrons varies, this paper presents an empirical fraction, which depends on the energy of incident electrons, the target＇s molecular dimension and the atomic and electronic numbers in the molecule. Using this empirical fraction, it proposes a new formulation of the additivity rule. Employing the new additivity rule, it calculates the total cross sections of electron scattering by C2H4, C6H6, C6H14 and C8H18 over the energy range from 50 to 5000eV. In order to exclude the calculation deviations caused by solving the radial Schrodinger equation of electron scattering by atoms, here the atomic cross sections are derived from the experimental total cross section results of simple molecules （H2, O2, CO） via the inversion algorithm. The quantitative total cross sections are compared with those obtained by experiments and other theories, and good agreement is obtained over a wide energy range, even at energy of several tens of eV.     

一种考虑几何屏蔽效应的计算“电子-分子”散射总截面的可加性规则修正方法

在考虑分子内原子间的几何屏蔽效应随电子入射能量变化的基础上, 提出了一种能够在中、高能区准确计算“电子-分子”散射总截面的可加性规则修正方法. 利用这一修正后的可加性规则并使用“电子-C, H, O, N原子”散射总截面的实验数据, 在50—5000 eV内计算了电子被NO, N₂O, NO₂和C₂H₆分子散射的总截面, 且将计算结果与实验结果及其他理论结果进行了比较. 结果表明, 利用这一方法修正过的可加性规则进行计 关键词： 电子散射 可加性规则 总截面 几何屏蔽效应     

一种被动式辐射测温系统的波长及其带宽设计

介绍了采用PIN硅光电二极管作光接收器件实现的一种被动式实时测温系统。该系统主要由光学接收系统、信号放大与处理系统及显示系统三部分组成。从系统的相对测温灵敏度及探测器的温度分辨力与波长间的关系出发,结合大气对红外辐射的透射特性,确定了系统的工作波长;从系统的抗反射辐射能力出发,并结合探测器的最小可探测光功率要求,确定了系统的波长带宽。从P1、P2的测量不确定度出发,讨论了待测目标的发射率及温度的测量精度。结果表明,当λ=0.80μm、Δλ=20nm时,在测温范围600~2500℃内,系统的测温不确定度优于0.3%,满足设计要求。     

纯钨红外光谱发射率特性研究

光谱发射率是一个重要的热物性参数,在辐射测温、热传输计算等领域有着广泛的应用。钨作为一种重要的金属,关于其光谱发射率的研究报道较少。利用黑体炉、傅里叶红外光谱仪、加热装置和光学系统搭建了一套能量对比法光谱发射率测量装置,该装置能够测量3~20μm的光谱发射率,测量装置的整体不确定度优于5%。利用该装置测量了纯钨在4个温度点(573, 673, 773和873 K)的法向光谱发射率,重点探讨了氧化、温度、波长和加热时间对纯钨光谱发射率的影响。研究结果表明:纯钨在表面未氧化的情况下,光谱发射率在几个温度点的变化规律基本一致,且数值相差较小,而当其表面发生氧化后光谱发射率迅速增加,在某些波长处出现了强烈的振荡。表面未氧化时纯钨的光谱发射率受温度的影响较小,随着温度的增加仅出现微小的增加,但是当表面发生氧化后,随温度的升高而迅速增大。纯钨的光谱发射率整体上随着波长的增加而减小,但是当表面发生氧化后,由于表面氧化膜与钨金属基底发生干涉效应,在4, 9, 12.5和16.5μm处均出现了峰值。在573和673 K,纯钨的光谱发射率随着加热时间的增加无明显变化。然而,随着温度的升高,在773和873 K时,光谱发射率随着加热时间增加而增大,在773 K时光谱发射率随加热时间的增加增幅较大,因为在该温度点,纯钨表面刚开始发生氧化,氧化速率较大,在873 K时光谱发射率随加热时间的增加增幅较为平缓,并且随着加热时间的增长呈现稳定的趋势。综上,纯钨的光谱发射率在温度较低和表面未氧化时较为稳定。随着温度的升高,当表面发生氧化后,光谱发射率迅速增大,并且在多个波长位置出现了强烈的振荡。由此可见,纯钨光谱发射率受温度、波长、加热时间的影响较大,在实际应用过程中,特别是在辐射测温过程中,如果把纯钨的光谱发射率看做常数将会带来较大的测量误差。该研究将进一步丰富钨的光谱发射率数据,并为其在科学研究和应用中提供数据支持。     

OH, OCI, HOCI(1A')的从头算与势能曲线

采用Gassian09程序包中的多种方法对OH, OCI, HOCI分子的基态结构进行优化计算, 优选出QCISD/6-311G(2df), B3P86/6-311+G(2df)方法分别对OH(X²), OCI(X²)分子进行计算, 得到平衡核间距R_OH=0.09696 nm, R_OCI=0.1569 nm, 谐振频率ω(OH)=3745.37 cm^-1, ω(OCI)=892.046 cm^-1, 与实验结果非常符合. 用Murrell-Sorbie势能函数对OH和OCI分子的扫描势能点进行拟合, 其扫描点都与四参数Murrell-Sorbie函数拟合曲线符合得很好．优选出QCISD(T)/D95(df, pd)方法对HOCI分子进行计算, 得到基态为X¹A', 键长R_OH =0.0966 nm, 键角∠HOCI=102.3°, 谐振频率ω₁(a₁)=738.69 cm^-1, ω₂(b₂)=1260.25 cm^-1, 离解能D_e=2.24eV. 通过比较发现这些结果与实验值符合得很好,并优于文献报道的结果. 随后计算出了力常数, 在此基础上,推导出HOCI分子的多体展式势能函数.报道了HOCI分子对称伸缩振动势能图中在H+OCI →HOCI反应通道上有一鞍点, H原子需要越过1.74eV的能垒才能生成HOCI的稳定结构, 在Cl+OH→HOCI通道上不存在明显势垒, 容易形成稳定的HOCI分子.     

Methyl orbital signatures in 2-amino-l-propanol

Electron density distributions of 2-aminoethanol （2AE） and 2-amino-l-propanol （2AP） are calculated in both the coordinate and the momentum spaces using the B3LYP/TZVP method. Using the dual space analysis, molecular orbital signatures of the methyl substituent in 2AP are identified with respect to 2AE. Relaxations of the geometry and the valence orbital in 2AP are found to be due to the insertion of the methyl group. Five orbitals, not four orbitals, are identified as the methyl signatures. They are orbital 5a in the core shell, orbitals 9a and 10a in the inner valence shell, and orbitals 15a and 16a in the outer valence. In the inner valence shell, the attachment of methyl to 2AE causes a splitting of its orbital 8a into orbitals 9a and 10a of 2AP, whereas in the outer valence shell, the methyl group results in the insertion of an additional orbital pair of 15a and 16a. The frontier molecular orbitals 21a, 20a, and 19a are found to have no significant role in the methylation of 2AE.     

Properties of a Si₂N molecule under an external electric field

In the present work,we adopt the ccsd/6-31g(d) method to optimize the ground state structure and calculate the vibrational frequency of the Si2N molecule.The calculated frequencies accord satisfactorily with the experimental values,which helps confirm the ground state structure of the molecule.In order to find how the external electric field affects the Si2N molecule,we use the density functional method B3P86/6-31g(d) to optimize the ground state structure and the time-dependent density functional theory TDDFT/6-31g(d) to study the absorption spectra,the excitation energies,the oscillator strengths,and the dipole moments of the Si2N molecule under different external electric fields.It is found that the absorption spectra,the excitation energies,the oscillator strengths,and the dipole moments of the Si2N molecule are affected by the external electric field.One of the valuable results is that the absorption spectra of the yellow and the blue-violet light of the Si2N molecule each have a red shift under the electric field.The luminescence mechanism in the visible light region of the Si2N molecule is also investigated and compared with the experimental data.