干涉型光纤应变测试方法的感应光纤

本文讨论了干涉型光纤应变测试方法中感应光纤的基本测量原理，对直线形和圆弧形栅状感应光纤进行了分析，同时介绍了直线形栅状感应光纤的制作方法。利用马赫－泽德干涉光纤应变测试系统和直线形栅状感应光纤测量了等强度悬臂梁的应变，测试结果与理论应变值进行了比较，相对误差为１．６７％。     

基于光流算法的粒子图像测速技术研究和验证

光流测量技术作为一种新的空气动力学实验技术,以其像素级分辨率的矢量场测量优势获得广泛的应用。光流测量技术使用光流约束方程,配合平滑限定条件,可以进行速度场测量,获得高分辨率的全局矢量场。本文首先通过研究积分最小化光流测速理论和算法,采用C++编写光流速度测量程序;然后通过三种典型的人工位移图像对光流计算程序进行了验证,并将结果和标准位移分布进行比对分析,以指导如何在实际应用中获得高精度光流速度场;最后进行小型风洞后向台阶实验,利用高速相机拍摄示踪粒子图像,使用光流计算程序获得速度矢量场,同采用互相关算法的粒子图像测速计算结果相比较,体现出光流计算方法像素级分辨率的矢量场测量优势。     

空心金属光纤导引原子和Monte-Carlo模拟

在空心金属光纤,首先计算了TE01模的电磁场分布和光强分布。其次以~(85)Rb原子为例,计算了TE01模和~(85)Rb原子相互作用的光学势。研究表明,TE01模在空心金属光纤中集中分布在空心区,沿光纤截面呈环状分布。最后采用Monte-Carlo方法,分别模拟了原子在直空心金属光纤和弯曲空心金属光纤中的直导引效率和弯曲导引效率,相比直导引方案,弯曲导引方案效率明显偏低。空心金属光纤原子导引不仅可用于原子干涉仪研究,采用环形空心金属光纤的原子导引还可用于角速度测量研究。     

热和机械载荷共同作用下涂层特性对埋入式光纤传感器性能的影响

研究在热载及拉伸共同作用下，光纤传感器涂层的材料特性和厚度变化对光纤－涂层－基体基体性能的影响，分析表明在埋入式光纤附近的应力集中涂层的特性有关。在热应力和机械应力共同作用下，对于给定的基体材料和裸光纤，存在可减少基体，涂层与裸光纤之间或裸光纤中应力集中的涂层性能和尺寸的最优组合。     

Optical interferometry applied to analyze deformation and fracture of aluminum alloys

Deformation and fracture of aluminum alloys are studied using a unique optical technique. This technique is based on a new optical pattern that we recently discovered in a fringe system generated by speckle pattern interferometry. The investigation has revealed that the optical pattern represents a band structured deformation called the mesoband which is substantially related to stress concentration. Described in detail are the Characteristics of this optical pattern; they are explained in connection with the development of plastic deformation and fracture behavior. Several features of this optical pattern are presented that manifest some important mechanical states of the material in the prefracture stage and they can be used to predict the location and timing of a fracture.     

光学随动系统机械分系统的精度分析

—光学成像制导仿真系统机械部分由三轴仿真转台和光学随动系统（两轴台）组成，是检测导弹导引头制导精度的重要地面设备。用两轴台形式实现的光学随动系统在国内还是首次研制。本文介绍了光学随动系统机械分系统的总体布局，分析了机械分系统可能达到的静态位置精度、动态精度和结构固有频率     

空心光纤网络埋入复合材料中性能影响的研究

空心光纤网络可用来进行复合材料力学性能的监测,同时又可对材料的损伤进行自修复。空心光纤网络与复合材料性能的影响主要有三方面：1）复合材料对空心光纤的影响;2）空心光纤对复合材料的影响;3）空心光纤与复合材料力学性能的匹配。本文测试了三种规格的空心光纤埋入复合材料中受到的影响,依据国家有关的复合材料测试标准,对树脂基复合材料埋与不埋大直径空心光纤进行了对比实验,并论证了光纤与材料力学性能匹配点存在的必然性。从而为空心光纤网络用于复合材料的自诊断与自修复提供了研究的依据。     

光机械式红外探测器中镜面弯曲对探测灵敏度的影响(英文)

光学读出式红外成像技术是近年来研究的热点,本文讨论了镜面弯曲对光学检测灵敏度的影响。由双材料微悬臂梁组成的非致冷焦平面阵列通过体刻蚀工艺加工而成,由于残余应力的影响,制成的焦平面阵列将会发生弯曲,应力导致的镜面弯曲将会降低光学探测灵敏度。本文通过傅立叶光学模拟了镜面弯曲对光学探测灵敏度的影响,并通过实验验证了该模型。实验和模拟结果表明,在镜面曲率为0 .1mm-1时,光学探测灵敏度将会降低到理想情况的40 %。最后我们用这个模型评价了通过表面修饰来提高光学性能的效果。     

光机械式红外探测器中镜面弯曲对探测灵敏度的影响

光学读出式红外成像技术是近年来研究的热点，本文讨论了镜面弯曲对光学检测灵敏度的影响。由双材料微悬臂梁组成的非致冷焦平面阵列通过体刻蚀工艺加工而成，由于残余应力的影响，制成的焦平面阵列将会发生弯曲，应力导致的镜面弯曲将会降低光学探测灵敏度。本文通过傅立叶光学模拟了镜面弯曲对光学探测灵敏度的影响，并通过实验验证了该模型。实验和模拟结果表明，在镜面曲率为0．1mm-1时，光学探测灵敏度将会降低到理想情况的40％。最后我们用这个模型评价了通过表面修饰来提高光学性能的效果。     

Optical method for measuring the distribution of a solid admixture in two-phase flows

We discuss an optical method for measuring the density distribution of a solid admixture with a narrow particle-size distribution function by the intensity of the scattered light. A comparison of measurements made by the optical method and by a probe shows the suitability of the optical method for a number of types of two-phase flows.     

绞合式光纤应变传感器

研究了一种可用于工程结构状态监测的本征型强度调制光纤应变传感器,由两根以上多模光纤相互绞合形成,分析了该传感器的应变传感原理,得到其既能测量拉应变,又有测定压应变的结论,传感器对应变的响应具有良好的线性和重复性、灵敏度高、无迟滞现象,对钢筋拉应变、混凝土压就矿业的实验结果与理论分析一致,表明该传感器是适合土木工程测量、结构状态监测等方面的较为理想的光纤传感器。     

测量脉冲大电流的双光路光学电流传感器技术

提出了双光路光学电流传感器检测方法及其数据处理方法，即激光输出功率保持不变时，可采用双光路结构和反正切函数处理方法求出待测脉冲大电流。采用双光路光学电流传感器和罗果夫斯基线圈对比测量了充电电压为18 kV、电容为31.8 F的电炮的短路电流，两种测试方法的实验结果取得了较好的一致性,证明了双光路光学电流传感器的有效性。     

光学目标模拟器总体结构方案分析及关键技术

光学目标模拟器是光学成像制导仿真系统中的关键设备之一。本文在介绍圆弧导轨式和框架式两种光学目标模拟器机械结构方案的基础上，详细分析了框架式机械结构的诸多优点。最后，总结了框架式目标模拟器研制中的一些关键技术     

Amplification,reshaping, fission and annihilation of optical solitons in dispersion-decreasing fiber

Amplification, reshaping, fission and annihilation of optical solitons can be applied in fiber lasers, all-optical switching devices and optical communications. In this paper, for the variable coefficient high-order nonlinear Schrödinger equation, analytic two- and three-soliton solutions are derived by the Hirota bilinear method. Optical solitons propagation in the dispersion-decreasing fibers is investigated theoretically. The influence of corresponding parameters is discussed based on obtained solutions. By choosing properly parameters, optical solitons are amplified and reshaped stably in a long distance. Besides, the number of amplified solitons can be chosen as required. Moreover, a novel phenomenon that three solitons can split into four solitons or merge into two solitons has been proposed. Results may be helpful to realize the amplification, reshaping, fission and annihilation of solitons, and will be valuable to the applications of optical amplifier, all-optical switching and optical self-routing.     

一种新型MOEMS陀螺的提出及理论分析

提出一种新型的光路结构，构成利用空间光路的干涉式MOEMS陀螺。介绍了此种陀螺的基本原理，并从提高基本探测极限的角度，对此种空间光路的各种参数进行了理论分析，提出了设计思路和方法。指出了此种陀螺的特点及其应用领域。     

A moiré microscope for finite deformation micro-mechanical studies

A new version of a moiré microscope is presented that embodies the theory of optical moiré interferometry. To interrogate the deformed specimen grating, the device uses a transmission diffraction grating that allows for a simple and quick change of the virtual reference grating vector without disturbing the optical alignment of the other components in the optical train. To analyze deformation from the acquired moiré interference fringe patterns, the displacement light-itensity moiré optical law introduced by Sciammarella is revisited. The analysis of deformation is consistent with the continuum principles of finite deformation and can readily be used to obtain micro-mechanical quantities of interest such as the local strains, stretches and rotations.     

智能结构中光纤智能夹层力学特性的实验研究

根据光纤自诊断系统模块化、集成化要求,制作出光纤智能夹层,它可以铺设于复合材料结构表面或埋入复合材料结构内部。对智能夹层试件的轴向拉伸试验和层间拉伸试验表明,光纤智能夹层的埋入对复合材料结构的强度性能无显著影响,可以埋入复合材料结构内部并实施健康监测。试验还表明,在一定应变范围内,单膜交错光纤中光强—应变之间具有良好的线性关系,可以在埋入复合材料之前进行标定。     

Strain-optic law for a certain class of birefringent composites

A strain-optic law for a certain class of birefringent fiber-reinforced composite materials is developed. The strain-optic law requires both mechanical and optical characterization of the material. Previous investigations have hypothesized the existence of three independent optical properties for the anisotropic birefringent material. The strain-optic relation developed in this study, however, requires only a single strain-optic coefficient, coupled with four independent mechanical material properties, for prediction of the optical response of a birefringent anisotropic material. Experimental results are presented which show good agreement with the developed strain-optic relation. Finally, the isoclinic parameter is investigated and preliminary evidence is presented which indicates a correspondence between principal-strain direction and optical isoclinic angle.     

基于MEMS和光学读出的非制冷红外成像技术

由于军事和商业应用的巨大潜力,红外成像技术至今仍是研究热点之一。针对本课题组提出的基于MEMS和光学读出的新型非制冷红外成像技术,本文一方面通过有限元仿真分析,详细讨论了新型无基底双材料微梁阵列FPA的热转换效率和热变形效率,另一方面通过光学理论分析,详细讨论了光学读出系统在极限操作下的光学测量灵敏度。理论和仿真分析显示,课题组提出的非制冷红外成像技术的NETD的理论极限与当前制冷型红外成像技术的典型指标相当,约为4mK。同时,本文对设计制作的FPA,在构建的系统上进行了红外实时成像实验和理论仿真分析,显示其系统级NETD已达到110mK。     

光纤传感器在相似材料模型测试中的相容性研究

为了找出光纤传感器弯曲损耗与岩层变形破坏过程中变形的关系 ,在相似材料模型铺设过程中将光纤传感器埋入在层合材料之间。研究了相似材料模拟实验中 ,光纤与模型岩层的相互作用机理 ,光纤与模型岩层的相容性 ,以及提高二者相容性的方法 ;并设计了一种基于光时域反射技术的新型微弯光纤传感器 ,用于相似材料模型的应变、位移检测中。实验研究表明 ,这种传感器结构不仅能实现对岩体变形的监测 ,而且在该情况下传感器不会失效 ,具有较好的相容性。构建了岩体光纤检测的理论基础