霍尔效应实验中一些问题的分析探讨

针对霍尔效应实验教学过程中,存在的一些教学难点,从实验原理出发,对实验过程中涉及的原理、半导体材料的选取、霍尔系数的计算等关键问题进行系统讨论。通过做图及计算得到了半导体材料的各项霍尔参量。对实验教学及霍尔传感器的设计提供理论和实验指导。     

F-P腔不同扫频段透射谱锁频精度实验

针对窄线宽激光器输出谱线窄,难以被锁定的情况,利用F-P腔特有极窄线宽、高精细度特性对激光器谱线线宽实施压窄及频率锁定。通过设计实验方案并搭建锁频测试平台,利用F-P腔外部光反馈将窄线宽半导体激光器线宽压窄来提高锁频精度。通过监测正弦波调制下F-P腔对于4种不同直流电压下激光PZT扫频段的透射谱线,并对其分别进行解调和锁频精度测试,得到直流高压放大器电压为73 V时对窄线宽激光器进行扫频,激光器反馈锁频精度最高可达1.5 MHz。     

基于级联分光成像的动态火焰层析表征方法

提出一种多相机共光路层析成像方法,对火焰的时空演化特性进行表征。首先,在成像光路结构中利用级联分光棱镜将光能量分配到不同探测通道,在同步控制器驱动下,成像系统能够对瞬态火焰的不同断面同时进行聚焦。其次,建立光学层析系统的空间物像映射关系,基于反卷积算法实现火焰不同断面位置处自发辐射特性的数值解析。实验结果表明,不同相机能够同步独立地获取火焰辐射信息,可实现对动态火焰的高空间分辨率测试。     

基于平面光波导谐振腔的可调谐光电振荡器

提出了一种基于平面光波导谐振腔的可调谐光电振荡器.该振荡器中,相位调制器串联光波导谐振腔,取代了传统系统中的强度调制器、长光纤和滤波器.由于光学谐振腔对光子频率和相位敏感,调节激光器改变输出光的波长,不仅可以调制光的强度,还可以对微波光子进行选频输出.当光子在波导腔中发生谐振时,产生很强的延时特性,可以取代传统系统中的长光纤.整个光电振荡器系统体积为长29.5cm、宽21cm、高7cm.实验中,改变0.1pm的光子波长,能够产生步长为12.535.5 MHz的调谐,调谐范围达2 GHz,且系统能够产生10 GHz的微波信号,在中心频率为10 GHz处其相位噪声为-109.7dBc/Hz@10kHz.该研究为光电振荡器的小型化和实用化提供了一种新的思路.     

Resonator integrated optic gyro based on multilevel laser frequency lock-in technique

The resonator integrated optic gyros(RIOGs) based on the Sagnac effect have gained extensive attention in navigation and guidance systems due to their predominant advantages: high theoretical accuracy and simple integration. However, the problems of losing lock and low lock-in accuracy are the bottlenecks, which restrict the development of digital RIOGs. Therefore, a multilevel laser frequency lock-in technique has been proposed in this Letter to address these problems. The experimental results show that lock-in accuracy can be improved one order higher and without losing lock in a variable temperature environment. Then, a digital miniaturized RIOG prototype(18 cm × 18 cm × 20 cm) has been produced, and long-term(1 h) bias stability of 26.6 deg/h is successfully demonstrated.     

弗兰克-赫兹实验OBE模式教学初探

针对工科近代物理实验教学过程中常常存在的原理理解困难,思路分析不清等难点问题展开讨论。结合先进的OBE教学理念、对实验过程采用量化的BOPPPS进行具体实施。通过不同的计算方法得到了氩原子的第一激发电位,验证了原子存在能级。对大学物理及实验课堂教学提供了一种新的启发模式。     

不同相位调制波形对背向散射噪声的抑制

谐振式光纤陀螺系统中,背向散射噪声成为制约其系统精度的重要因素之一.对陀螺双路系统其中一路光波信号进行研究,利用相位调制频谱展开及光场叠加的方法,对光纤环形谐振腔输出光场进行理论分析.理论上载波分量的出现会在系统中引入背向散射噪声,因此仿真分析引入载波分量的幅度,得到采用三角波调制比正弦波更有利于抑制载波分量.以抑制载波分量为目标,搭建自外差载波抑制测试平台,对相位调制器施加三角波与正弦波两种波形调制,得到采用三角波调制时载波抑制比最高可达64.3dB,比正弦波调制时高出6dB,与理论分析相符;在陀螺系统应用中,采用三角波调制时陀螺输出信号载波抑制程度更大,波动更小,更加稳定.     

高Q光纤环谐振腔陀螺角速度传感研究

模拟仿真了谐振式光纤环腔的透射谱线以及鉴频曲线,得透射谱线最低谷值对应为调制谐振点,鉴频曲线的线性区为陀螺的工作范围区,线性区中点对应谐振点,可作为标度因数最大值.为了实现谐振点的高精度锁频和稳频,设计了谐振式光纤陀螺角速率测定方案,使用比例积分反馈电路实施锁频,利用正弦波扫描窄线宽激光器(线宽小于1kHz)的压电转化模块,使激光器谐振腔长发生变化,从而改变其输出频率,对谐振光纤环腔随外界环境变化同时进行跟踪和锁定.利用线宽法测试并计算出光纤环形谐振腔的品质因数值为107,对比分析了光纤环腔在谐振点和非谐振点锁定情况下的光电探测实时输出,并通过转动测试,得到两种情况下锁定后陀螺的连续转动效果.计算了光纤陀螺系统理论检测灵敏度,结果表明:谐振点锁定后转动效果对应的陀螺输出电平值为锁定非谐振点转速电平值的3倍,验证了谐振式光学陀螺谐振点锁频的重要性.     

Wide dynamic range experiments on a resonator fiber optic gyro based on closed-loop frequency locking technique

Wide dynamic range is an important index of the resonator fiber optic gyro(RFOG). The dynamic range is related to the parameters of the fiber ring resonator(FRR). After adopting the appropriate parameters, the resonant curve of a FRR and the synchronous demodulated curve are measured. Based on the closed-loop frequency locking technique, the wide dynamic range is obtained, while the linearity is guaranteed. The experiment's results show that the dynamic range is 480 deg ∕s with less than 1% nonlinearity, and that the bias stability is0.04 deg/s over 2000 s. This Letter demonstrates the scheme for a RFOG with a wide dynamic range.