卫星激光通信跟瞄精度测试方法及其实验研究

卫星激光通信捕获、跟踪、瞄准(ATP)需要端机具备有微弧度(μrad)量级的高精度跟踪能力。如何检验通信端机的这一特性是一个很重要的问题。设计了一套端机跟瞄精度测试装置。装置模拟入射光方向的偏转,端机跟踪从偏转方向发出的回馈信标光。通过测量回馈光远场光斑的位置变化可以得到端机的跟瞄精度。测试实验表明,当入射光方向的变化小于4μrad,测试频率在0~250Hz时,测试系统的精度可达到0.2μrad。此项工作对卫星激光通信的光链路通信的研究以及对端机性能的整体评估具有重要意义。     

玻色-爱因斯坦凝聚研究的过去与未来

 2001 年,瑞典皇家科学院宣布2001 年诺贝尔物理学奖分别授予美国科学家埃里克·康奈尔（Eric Cornell）、德国科学家沃尔夫冈·克特勒（Wolfgang Ketterle）,以及美国科学家卡尔·韦曼（Carl Wieman）。     

物理"海马"、数学"海马"与生物"海马"

在C60-TCNQ(一种有机分子名称的缩写)和纯的TCNQ有机分子薄膜中,文章作者得到了一种形似海洋中生存的动物海马的图案结构,取名为"海马"分形结构.这种"海马"图案在旋转180度时具有近似的对称性,但是不同于简单的二维反转对称.在数学中用复变函数的多项式,通过Julia对复杂空间中函数的纯粹数学映射(即z→z2 c,其中c=-0.74543 0.1130i),也能模拟出相似的"海马"图案.对于"海马"分形,文章作者提出如下的一种形成机制,即:在薄膜形成初期过程中,中性分子或团簇中存在部分荷电粒子,由于库仑排斥作用,成核和生长过程中会形成对称性破缺,最终形成"海马"状分形."海马"的有趣图案,加深了人们对自然与科学统一的认识,激发了人们对自然本源的探索激情.     

相干布居数拍频信号与基态超精细子能级相干性关系的研究

相干布居数拍频(coherent population beating, CPB)现象, 产生于一个Λ型三能级原子系统中, 当双色相干激光场的频率差和两基态能级频率间隔近失谐的时候, 原子在激发态能级上的布居数会产生一个弛豫振荡, 且振荡频率等于失谐量. 当将此现象运用于原子标准频率的提取时, CPB频标的稳定度与CPB信号的幅度及信噪比直接相关. 本文理论推导了描述CPB 现象的表达式, 数值模拟并实验研究了⁸⁷Rb基态超精细子能级的相干性对CPB信号的影响, 通过控制与基态子能级共振相干激光场的抽运时间来控制能级的相干程度, 观测不同相干程度对CPB信号质量的影响. 研究结果表明CPB信号振荡的幅度与基态子能级相干程度成正比关系. 要改善CPB信号信噪比、提高原子频标稳定度, 建立、提高和保持基态超精细能级的相干性是关键. 本文还讨论了CPB现象用于弱磁场测量及其他方面应用的可行性.     

高功率回旋振荡管Denisov型辐射器的研究

研究了一种用于高功率回旋振荡管准光模式变换系统的高效率Denisov型辐射器. 基于Bessel函数的积分展开及几何光学理论,系统地分析了圆波导中电磁波的传播过程及Denisov型辐射器降低衍射损耗的机理;分析了在圆波导内壁上工作模式与耦合模式叠加形成准高斯型场分布的过程. 从Bessel函数导数的本征值出发,给出了不同工作模式在Denisov型辐射器预聚束波导段选择目标耦合模式的一种普适方法,同时给出了Denisov型辐射器的设计方法. 依据上述理论分析编写了计算程序,并对一支140 GHz,工作模式为TE_28,8,1 MW长脉冲回旋振荡管进行了对比验证,计算结果与文献报道的结果具有很好的一致性. 关键词： 回旋管 准光辐射器 耦合模理论 模式变换     

三能级Λ-系统探测光的频率调制效应研究

研究了三能级Λ系统探测光的频率调制效应. 从经典电子运动方程着手得到介质的极化率；从量子角度出发，应用Bessel函数将频率调制项展开，研究探测光频率调制对系统的影响. 适当调节探测光频率和调制系数，得到系统粒子数随时间周期变化的结论. 还得到系统处于稳态时探测光对应的极化率.     

飞秒激光在不同位置温度梯度的惰性气体中成丝及光谱展宽的差异

通过对密闭气体的前端、中端和后端不同位置进行加热处理,使密闭气体内部不同位置呈现温度梯度,对比了不同位置温度梯度对成丝及光谱展宽的影响.实验结果表明对气体不同位置加热都可以实现成丝状态的转变,但相对来讲最佳方案是加热中心位置位于焦点处,从而使温度梯度方案效果得到最大实现.同时,随着温度的增加光谱有逐渐变窄的趋势. 关键词： 温度梯度 成丝 光谱展宽 飞秒激光     

电容MEMS超声换能器研究进展

MEMS(micro-electromechanical systems)超声换能器(MEMS ultrasonic transducer,简称MUT)是采用微电子和微机械加工技术制作的新型超声换能器。与传统超声换能器相比,MUT具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、频率控制灵活、频带宽、灵敏度高以及易于与电路集成和实现智能化等特点。是超声换能器的重要的研究方向之一。MUT的研究主要包括压电MUT(piezoelectric MUT,简称PMUT)和电容MUT(capacitiveMUT,简称CMUT)两个方面。本文概述了CMUT研究的发展进程和研究成果,展望了CMUT的研究和应用前景。     

0-3型压电复合材料覆盖层水下 吸声性能的理论研究

目前压电分流阻尼技术在振动和噪声领域的应用得到了广泛的关注. 本文尝试将压电分流阻尼技术应用于水下吸声领域, 以提高覆盖层的吸声性能. 将压电覆盖层厚度模态的机电方程和声波传播的传递矩阵相结合, 建立一维电声模型. 该模型可以用于分析多层压电和非压电水下吸声覆盖层的吸声性能. 采用该模型分析了0-3型压电复合材料覆盖层的水下吸声性能. 压电复合材料的参数是采用Furukawa的模型计算的. 研究结果表明, 采用合适的分流电阻, 负电容分流电路可以在较宽的频率范围显著提高覆盖层的吸声性能. 其原理可以从阻抗匹配的角度解释, 负电容分流电路可以调整压电覆盖层的表面声阻抗, 使之与水的特性声阻抗相匹配.     

非线性偏振旋转中偏振控制器方位角的研究

提出一种基于Jones矩阵的非线性偏振旋转锁模光纤激光器数值模型, 对偏振控制器波片方位角的描述具有物理意义清晰的优点. 数值仿真得到均方根宽度为0.28 ps的超短脉冲, 时域对称且振幅稳定. 搭建了非线性偏振旋转锁模光纤激光器, 系统可以自启动, 得到了重复频率为67.35 MHz的锁模脉冲输出. 数值仿真和实验结果都表明偏振控制器两个波片的方位角α₁和α₂都具有周期性, 周期分别为180°和90°. 由于随机双折射的影响, 实验测得的波片方位角调谐范围比数值仿真的结果小, 这一点通过在数值仿真模型中加入随机双折射的作用而得到证明.