高光束质量高斯非稳腔固体激光器研究

为了获得高光束质量的脉冲固体激光输出,研究了高斯非稳腔固体激光器的模式分布。运用边界有限元法将谐振腔内光场衍射积分方程转化成矩阵方程组,模拟分析了平凸高斯非稳腔内光阑位置、孔径大小以及高斯镜参数对输出光束模式的影响。基于理论模拟结果对激光器结构参数进行了优化,分别测量了腔内不同光阑位置和孔径下的激光器输出光束振幅及模式分布情况。在光阑半径为1 mm、光阑距高斯镜为150 mm、泵浦电压为900 V的实验条件下,光束质量M_x~2=1. 9、M_y~2=2. 3,激光最大输出能量为280 mJ的高光束质量激光输出。实验结果表明,在腔内加入选模光阑以及优化高斯镜参数可以进一步改善腔内模式分布,获得高光束质量激光输出,这与理论模拟结果基本相符。     

基于傅里叶变换红外反射谱的DRAM深沟槽结构测量系统研究

提出了一种基于傅里叶变换红外(FTIR)反射谱的动态随机存储器(DRAM)深沟槽结构测量方法与系统。给出了测量原理与方法,设计了测量系统光路。通过可变光阑调节探测光斑大小并选择合适的入射角,消除了背面杂散光反射干扰的影响,大大提高了信噪比。对DRAM深沟槽样品进行反射光谱图测试与实验研究,表明所述方法与系统能够提取出纳米级精度的深沟槽参数。该技术提供了一种无接触、非破坏、快速、低成本和高精度的深沟槽结构测量新途径,在集成电路制造过程中的在线监测与工艺控制方面具有广阔的应用前景。     

可变光阑对高斯光束衍射特性分析

可变光阑作为常见的光学器件,广泛应用于光束整形和空间滤波.根据可变光阑的工作原理可知,其通光孔是多边弧形而非圆形,这导致当光束经可变光阑衍射时,近场会出现齿状光斑.本文对可变光阑的近场衍射图像进行了实验测量,并且采用Matlab对多边弧形的衍射特性进行了理论仿真,理论仿真结果与实验观测结果一致.     

新型折反射式连续变焦系统设计

针对长焦距、折反射式连续变焦望远系统的设计,提出了一种新的光学结构形式.该结构形式将可变光阑放置于球面主反射镜附近,避免了在变焦部分中使用浮动的可变光阑;然后利用二次成像结构和场镜减小变焦组元的径向尺寸,系统变焦部分仅包含变倍组与补偿组,无需前固定组与后固定组,同时无需使用特种光学材料校正二级光谱,极大降低了系统变焦部...     

2.7米球面镜检验装置结构设计与分析

根据■2.7米球面镜加工、检测、吊装等要求,设计了一种用于检测支撑、位姿调整、镜体翻转的检验装置,满足粗抛阶段刀口仪检测支撑精度要求、镜体测试时的姿态调整要求、镜体背部结构加工和装配的翻转要求。针对不同工况,分析了各结构件的刚度和强度,建立了各工况下镜体受力模型,分析了镜体的支撑精度、刚度和应力。结果表明,其装置机械结构满足强度和刚度的要求;各工况下镜体支撑应力小于1MPa,小于微晶的许用应力;吊带侧支撑下镜体精度RMS为14.15nm,满足粗抛阶段的测量精度要求。     

一种同时测量高斯光束束腰位置和半径的新方法

从高斯光束的横向光强分布特性出发,建立了小孔光阑透过光功率与高斯光束束腰位置、束腰半径、光阑孔径和光阑位置间的关系式。用氦氖激光器、凸透镜、小孔光阑和硅光电池等搭建了一套简单测量装置,利用此装置对同一小孔光阑在高斯光束传播方向上不同位置时的透过光功率进行了测量。用所得的理论公式对实验数据进行拟合,通过拟合出的参数可同时测得高斯光束的束腰位置和半径。测量结果表明,该方法不仅合理、可行,而且具有装置简单、操作方便等优点。     

导弹跟踪能力的目标源与条件保障车的设计

为了验证实验室环境下红外导引头跟踪能力的精度，设计了一套模拟飞行目标能量分布的目标源以及一款能够满足相应姿态条件的保障车。采用焦距为700 mm的离轴抛物面反射镜，满足2′束散角的要求，利用多个反射镜及离轴镜构成反射式平行光管，模拟空间距离，通过1%和10%两片衰减片与光阑孔调节，实现三档能量的需要。采用微调升降机构实现0°~10°俯仰角的调节，滚转机构用以满足0°~10°的滚转角调节，运用液压升降机构达到0~1 000 mm升降指标。依靠力学计算和静力学分析，得出升降臂的最大变形量为0.11 mm，最大应力为111.6 MPa，能够满足1 000 kg负载的要求，同时车架的模态分析所得到的一阶振型的固有频率为25.355 Hz，远大于产生共振的条件，满足所设计的目标源和条件保障车指标要求。     

异常空心光束通过球差光阑透镜的聚焦和在焦区的位相奇异特性

研究了用德拜公式对异常空心这类新型光束经过光阑透镜后的聚焦特性.结果表明,异常空心光束的形状一般不能保持传输不变性,但选择合适的截断参数和球差异常空心光束在一定位置可保持其初始光强分布近似不变.在焦区位相奇点会出现移动、产生和湮灭,并与截断参数、球差和光阑透镜半角有关.当无球差时,出现鞍点,奇点对的湮灭过程与鞍点对湮灭相伴发生,导致亚波长结构.用计算例对结果做了说明,并与文献中已有工作做了比较. 关键词： 异常空心光束 球差光阑透镜 位相奇点     

内掩式透射日冕仪中Lyot光阑参数分析

日冕仪是在像面人工制造日全食影像的日冕观测仪器,其具备的杂光遮拦结构可使得日冕仪像面具有黑暗的背景。其中Lyot光阑可遮拦日冕仪入射口径边缘衍射光所形成的衍射环。其结构参数根据衍射光波长的不同而有区别。为完全遮拦衍射环并保证到达像面的日冕辐射能量,需确定Lyot光阑合理参数,结合内掩式透射日冕仪,建模分析衍射环的成因,确定Lyot光阑的设计方法及对应参数,通过实验确认衍射环的实际尺寸和Lyot光阑设计参数的正确匹配关系,且其具有较好的杂光遮拦效果,进而提高了日冕仪设计中杂散光的抑制能力。     

Ф2020 mm口径空间红外相机主反射镜设计

针对某Ф2 020 mm主反射镜,为了保证空间红外相机主反射镜具有良好的面形精度及较高的一阶固有频率,对其支撑结构进行了针对性研究。根据反射镜的尺寸形状和面形精度要求,确定了反射镜的背部支撑方案。设计了采用两种柔性方式串联的柔性结构用于主反射镜的支撑,并确定了柔性环节的应力最大位置。采用有限元方法对反射镜组件在力热耦合状态下进行了仿真分析,结果表明反射镜全口径最大面形误差RMS值为27.02 nm,组件一阶谐振频率为95 Hz。对相机处于装调状态装星状态时反射镜的面形进行了有限元分析,结果表明满足总体对主反射镜的设计要求。     

Microelectromechanical-systems-driven two-layer rotary-blade-based adjustable iris diaphragm

We report a miniature adjustable multi-blade iris diaphragm driven by microelectromechanical-systems-based electrostatic rotary microactuators. A proof-of-concept device is designed and fabricated using a silicon-on-insulator micromachining process. The diameter of the developed iris diaphragm aperture is experimentally demonstrated to be able to adjust from 0.45 to 1.56 mm. When used in a miniature camera lens system, the current prototype device is capable of providing an adjustment range of more than three full f/stops.     

一种新型摆杆式可变光栏

本文介绍了一种新型的摆杆式可变光栏。根据推导出的动环转角与光栏片转角的关系式,用计算机辅助设计选取光栏机构的一组最优化参数,使动环等角转动变换每档光圈时,实际光通量与理论值误差≤8.4%。     

干涉光谱仪动镜四连杆驱动装置的谐振分析

本文利用有限单元法对干涉光谱仪精密动镜驱动装置进行了分析,得到了该装置的固有频率和主振型。     

基于ZnO压电薄膜的弯曲振动硅微压电超声换能器的研究

对所研制的硅微压电超声换能器（PMUT）的振动特性进行了研究分析。对硅微压电超声换能的振动膜薄板的厚度相对于薄板的尺度（边长）而言较薄的情况,理论分析与实验结果均表明残余应力对换能器的谐振频率影响较大:不考虑残余应力的理论分析得出的换能器谐振频率与器件的实验测量的结果相差较大,而考虑残余应力的分析给出的谐振频率结果与实验结果是符合的。本文还对所制作的硅微压电超声换能器的谐振频率及导纳进行测量,并给出其等效电路参数。其中振动膜边长为1mm的换能器的谐振频率为71.25 kHz。最后对其进行了简单接收发射实验,测得谐振频率处的接收灵敏度为-201.6 dB（ref 1 V/μPa）,发射电压响应约为137 dB（ref 1 μPa·m/V）。      

光学元件狭缝柔性调节机构的设计与分析

设计了一种狭缝柔性结构的光学元件调节机构,使光学元件在具备较高调节精度的同时,保持较高的导向精度。采用弹性力学应力函数法分析了狭缝柔性结构的刚度,以径向刚度与轴向刚度的比值为目标函数,对狭缝柔性结构尺寸参数进行了优化,在不超过柔性结构材料屈服应力等约束条件下,刚度比最优值达到1 573.6,较大的刚度比值可以减小调节机构的耦合位移,从而提高机构的导向精度。该结构加工装配方便,可实现三自由度(θx-θy-Z)调节。对优化后的柔性结构进行仿真分析,结果表明:径向刚度与轴向刚度比值的仿真值为1 660.4,解析值与仿真值误差为5.23%,证明了刚度分析方法的有效性。优化后的结构,轴向调节行程为2.09 mm,绕x轴偏转角度调节行程为±16.6 mrad,绕y轴偏转角度调节行程可达到±14.4 mrad,满足光学元件调节的大行程要求。     

Experimental study of the possibility to increase the pitch factor of an intense relativistic helical electron beam

We present the results of experiments on the formation of a high-quality relativistic helical electron beam (HEB) in a magnetron-injection gun. It is shown that suppression of parasitic excitation of microwaves in the input part of the transportation channel allows eliminating high-voltage breakdowns in the gun and achieving greater beam compression. A modulation of the electron beam current at the frequency of longitudinal electron oscillations between the cathode and the magnetic mirror in the trap, which is related to the instability of the helical electron beam, has been observed for the first time. The modulation depth can reach tens percent. Pickup of reflected electrons by a special diaphragm makes it possible to increase the achievable pitch factor, eliminate the beam-current modulation and, as a result, form although with a current loss on the diaphragm, an HEB with record-breaking values of the pitch factor, which exceed 2. For a moderate HEB compression, when the portion of reflected electrons is relatively low, their pickup by the diaphragm allows one to form a beam in which the total energy of the transverse motion of electrons conserves despite the loss of part of the current. After the optimization, a beam with an electron energy of 300 keV, a current of 100 A, a pitch factor of 1.5, and a velocity spread of 20% is obtained for a 15% loss of the current on the diaphragm. Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Radiofizika, Vol. 51, No. 10, pp. 855–863, October 2008.     

Measurement of resonance frequency and loss factor of a microphone diaphragm using a laser vibrometer

The pressure sensitivity of a laboratory standard microphone is determined using a reciprocity technique that measures the electrical transfer impedance of two microphones connected acoustically by a coupler. The electrical transfer impedance is a function of the coupler volume and the equivalent volumes of the microphones. The equivalent volume given as a function of the frequency can be determined in experiments or can be calculated if the equivalent volume at a low frequency as well as the resonance frequency and loss factor of the microphone diaphragm are known. Therefore, it is necessary to determine the resonance frequency and the loss factor accurately to obtain an accurate reading of the pressure sensitivity.In this paper, a new method to determine the resonance frequency and loss factor of a microphone diaphragm is proposed. The frequency response of the diaphragm displacement is measured by a laser vibrometer and the part of the response near the resonance frequency is used to determine the microphone parameters via least square fitting with the equation of a vibration model with one degree-of-freedom. Since the values measured by this method are close to the nominal values and the repeatability is highly feasible, the proposed method will be useful to determine the resonance frequency and loss factor of a microphone diaphragm.     

The Adjustable Laryngeal Implant

An adjustable laryngeal implant made of titanium has been developed for the treatment of unilateral vocal fold paralysis. The implant includes three parts: a plate that allows fixation to the thyroid cartilage, a block of titanium which includes the adjustable part, and a micrometric screw in the middle of the lateral side of the block, which moves the adjustable part. Precise medialization is accomplished by regulating the screw which also permits easy secondary adjustments, if needed in the future. This retrospective study assesses clinical outcomes of medialization laryngoplasty with the titanium adjustable implant, in patients with unilateral vocal fold paralysis. This study has the limitations of a retrospective study. However, preliminary results are encouraging. Analysis of subjective responses confirmed marked improvement in laryngeal function, speech, and swallowing. Objective voice analysis confirmed improvement in the aerodynamic measures. The adjustable laryngeal implant has many advantages including: precise medialization, ease of secondary adjustment, and preseveration of the mucosal wave. This implant is biocompatible, no migration is possible (it is fixed to the cartilage) and no extrusion of the implant has occurred. Titanium is magnetic resonance imaging (MRI)-safe.     

杆型SFRFQ结构的研究

RFO加速结构是一种非常巧妙的低能强流加速结构,但是它存在能量上限问题.而杆型SFRFQ加速结构是一种改进的无反场的SFRFQ结构.对分离作用杆型RFQ加速结构在能量增益和横向稳定性两个方面进行了研究,最后还和光阑型SFRFQ结构进行了一些简单的比较 关键词： 能量上限问题 RFQ 杆型SFRFQ 反场 光阑型SFRFQ     

X波段脉冲压缩装置的数值模拟及优化设计

 利用有限元方法，通过调节X波段脉冲压缩装置的腔体长度、输入膜片宽度、输出耦合口位置等参量，研究了这些参量对谐振频率和品质因数的影响关系。研究表明：通过微调腔体长度并优化结构参数，可以将该装置的工作频率限制在规定的范围内；输入膜片缝隙由宽变窄的过程中，驻波比由大变小，达到临界耦合后，驻波比又由小变大，且谐振频率略有升高；品质因数与H-T分支的T形输出口的微波泄露密切相关，而该输出口泄露的大小随短路面到H-T分支中线的距离周期性变化。模拟得到的膜片距输出口中线长度为1 133.75 mm，分支中线到短路面的长度为95.25 mm，输入膜片宽9 mm，本征频率为9.387 2 GHz，输入耦合系数为1.15，品质因数为8 000。根据数值模拟结果，优化设计了一套脉冲压缩装置，实测得到的工作频率为9.388 4 GHz，输入耦合系数为1.03，品质因数为5 500。由于该装置输出口微波泄露较大，因此实测的品质因数比模拟的要小一些，这一点可以通过改进终端滑动短路面的调节方式来改善。