焦斑形态精细化设计及其性能分析

对实现焦斑形态控制的衍射光学器件进行了精细化设计,模拟计算结果表明,可同时满足洞口附近旁瓣光强峰值不超过主瓣平均光强的0.01%,且主瓣顶部不均匀性小于10%。选取不同的采样间隔对比说明了精细化设计相对于传统设计,能真实准确地获得焦斑形态的性能参数。最后,采用功率谱密度(PSD)方法初步分析了器件几何结构与焦斑性能,特别是旁瓣间的对应关系。     

焦斑形态精细化设计及其性能分析

 对实现焦斑形态控制的衍射光学器件进行了精细化设计,模拟计算结果表明,可同时满足洞口附近旁瓣光强峰值不超过主瓣平均光强的0.01%,且主瓣顶部不均匀性小于10%。选取不同的采样间隔对比说明了精细化设计相对于传统设计,能真实准确地获得焦斑形态的性能参数。最后,采用功率谱密度(PSD)方法初步分析了器件几何结构与焦斑性能,特别是旁瓣间的对应关系。     

主动声呐恒包络波形设计及其性能分析

为主动声呐设计恒包络的伪随机编码MSK调制波形。通过分析MSK信号表达式,得到波形的复包络信号。使用遗传算法优化伪随机序列,降低波形的自相关旁瓣,可减小声呐的虚警概率。通过优化复包络信号的自相关函数旁瓣值和互相关函数值,得到自相关性能和正交性能优良的恒包络波形,可以缓解多部声呐间的同频干扰。通过仿真分析波形的模糊度图,波形具有良好的频率分辨率和距离分辨率,可以取代峰均比过高的编码调相信号,满足主动声呐对运动目标的探测需求。     

主动声纳恒包络波形设计及其性能分析

为了解决伪随机编码调相信号峰均比过高问题,为主动声纳设计恒包络的伪随机编码MSK调制波形。通过分析MSK信号表达式,得到波形的复包络信号。使用遗传算法优化伪随机序列,降低波形的自相关旁瓣,可减小声纳的虚警概率。通过优化复包络信号的自相关函数旁瓣值和互相关函数值,得到自相关性能和正交性能优良的恒包络波形,可以缓解多部声纳间的同频干扰。通过仿真分析波形的模糊度图可知,波形具有良好的频率分辨率和距离分辨率。该波形设计可以取代峰均比过高的编码调相信号,满足主动声纳对运动目标的探测需求。     

倒梯形腔体接收器的结构设计及光学性能

针对槽式聚光系统,设计了一种倒梯形管簇式腔体接收器,采用理论研究、TracePro软件模拟以及实验的方法对腔体结构设计中某些几何参数对接收器的光学性能的影响进行分析及优化,并对其安装位置偏移对光学性能的影响展开研究。结果表明:倒梯形上壁面为弧面反射面可使光学效率提高近4%;随着开口角度增大光学效率逐渐增大,随着圆弧半径增大光学效率先增大后缓慢降低,开口角度65°与反射圆弧半径90 mm的组合结构具有较高的光学效率、较均匀的集热管壁能流以及较好的光热转化效率;腔体接收器安装在焦距垂直向下5 mm范围内可获得优于焦距处的光学效率;运用归一化温差和测试瞬时集热效率的方法得到槽式聚光集热系统的光学效率为73%,与模拟的理想值较吻合。     

液氦温区微小流量调节阀设计与性能分析

本文针对高压差比、超低温、微小流量、两相流等工况,采用包络线法设计的阀芯型面,根据低温绝热和机械性能要求设计了阀门的整体结构,并通过数值方法对不同开度下的内部流动特性进行了仿真分析。结果表明,该调节阀可实现20:1等比例调节(最大K_v值0.05),工作状态下漏热量不超过0.12 W,满足低温变温系统的需求。     

考虑旋光影响的窄带声光滤波器设计及其性能分析

基于电信号调谐的声光可调滤波器具有宽光谱、快速调谐、大孔径角以及窄滤波线宽等特点。在考虑了二氧化碲晶体的旋光性的基础上,设计了一种非共线型声光滤波器。实验研究了该滤波器调谐关系以及不同中心波长的滤波线宽等性能。该滤波器的性能与理论预期符合较好。另外,结合倒置光学显微镜系统,搭建了超光谱显微成像实验系统,并进行了初步的超光谱显微成像实验研究,在可见光范围内获得了较好的超光谱成像结果。     

光纤陀螺磁温耦合效应

提出了磁场和温度场共同作用下光纤陀螺产生磁温耦合效应的理论,建立了相应的数学模型,并对该模型进行仿真分析和实验验证.理论、仿真和实验结果表明,光纤陀螺产生的磁温交叉耦合度来自于磁场产生的非互易圆双折射、不同温度下光纤环上热应力导致的双折射、光纤固有双折射、弯曲双折射等的相互作用.在20℃~60℃的范围内,保偏光纤直径为250μm,拍长为3mm,光纤长度为1 600m,光纤扭转率为1rad/m,光源波长为1 550nm,1 mT径向磁场产生的磁温交叉耦合度的最大值为6.796%.     

光纤环温度性能仿真分析

光纤环是光纤陀螺的核心器件,其稳定性和抗干扰能力直接影响光纤陀螺的整机性能。以光纤环的温度特性为研究对象,通过有限元分析确定光纤环中各单元点的温度梯度,以其为数据输入;以Shupe效应理论为数学模型,设计了光纤环温度特性分析软件,实现了有限元分析结果与陀螺输出（即正反两束光的相位差）两者的有机结合。根据不同的热辐射方式、有无缓冲层、不同的绕环方法以及光纤环不对称性等情况,对光纤环的温度性能进行了具体分析。     

光纤光栅耦合系数对其色散补偿性能的影响

本文利用耦合模方程,对具有不同函数形状耦合系数的光纤光栅的色散特性进行了理论和数值研究。通过比较这些线性咽啾光纤光栅对10Gb/s光通信系统色散补偿的效果,揭示了光纤光栅的耦合系数与其色散补偿性能的关系。     

液氮温区下光纤布拉格光栅应变传感器测量性能的研究

基于光纤布拉格光栅传感器的原理,研究了在液氮浸泡情况下光纤布拉格光栅应变传感器的静态传输特性.实验过程中利用悬臂梁原理和美国Micron Optics公司生产的光栅波长可调谐激光扫描法解调系统,分别测量了液氮浸泡中的悬臂梁的正应变和负应变,确定了在液氮温度下悬臂梁应变与光纤光栅波长偏移量之间的关系.为测量高温超导磁体的应变提供了新的方法.     

Loyt光纤消偏器的原理及性能分析

本文运用琼斯矩阵和相干矩阵的方法分析了Loyt光纤消偏器的原理,讨论了消偏器的结构参数误差对其消偏性能的影响.对分析的结果作了计算仿真,得到消偏器的消偏性能与其结构参数误差间的定量关系.     

湍流气象探空仪的研制及其性能分析

 最新研制的湍流气象探空仪是将温度脉动仪附加在常规气象探空仪上,实现了两路折射率结构常数、温湿压常规气象参数、温度谱等测量。通过在合肥和长春的实验表明该系统具有较高的测量精度和稳定性,在高空低温动态条件下探空仪系统噪声与温度脉动仪地面常温静态条件下的噪声相当。探空系统噪声引起的等效折射率结构常数小于2×10^-18 m^-2/3。能服务于激光传输、大气质量评价及天文台选址等相关领域对大气光学湍流研究的需要。     

湍流气象探空仪的研制及其性能分析

最新研制的湍流气象探空仪是将温度脉动仪附加在常规气象探空仪上,实现了两路折射率结构常数、温湿压常规气象参数、温度谱等测量。通过在合肥和长春的实验表明该系统具有较高的测量精度和稳定性,在高空低温动态条件下探空仪系统噪声与温度脉动仪地面常温静态条件下的噪声相当。探空系统噪声引起的等效折射率结构常数小于2×10-18 m-2/3。能服务于激光传输、大气质量评价及天文台选址等相关领域对大气光学湍流研究的需要。     

宽温低损耗单模光纤定向耦合器

本文报道了用熔融法由常规的单模通信光纤制造宽温工作的低损耗单模光纤定向耦合器.工作波长为1.52μm,分束比为50%的封装器件;工作温度在-30～+70℃范围,分束比容差小于±5%,插入损耗<0.2dB,隔离度>40dB.工作波长的变化对分束比影响十分明显,但入射光的偏振态对其无实际影响.     

162.5 MHz高功率耦合器测试腔体设计

功率耦合器是粒子加速腔射频功率馈送的关键部件。耦合器在安装至加速腔之前,必须进行常温高功率测试和锻炼,以检验加工工艺和设计指标,提高其射频性能。详细介绍了中国科学院近代物理研究所ADS25 MeV加速器样机162.5 MHz耦合器测试平台的改进设计。针对原有接触式测试锻炼方式的不足,提出非接触式测试锻炼方案。对耦合器测试锻炼过程进行了物理抽象,采用理论模拟的方法分析测试腔体功率传输。基于分析结果设计了低损耗、宽通带、多用途的非接触式耦合器测试腔体。该腔体可实现20 kW测试功率下60 W左右的腔体损耗和15 MHz-3 dB带宽。Fundamental power couplers (FPC) are crucial components for feeding RF power to the accelerating cavities. Before being installed on the accelerating cavity, a coupler must be tested and conditioned at room temperature to check its fabrication quality, to verify its design specifications, and improve its RF performance. This paper thoroughly introduced the design of a test stand for the 162.5 MHz coupler of ADS 25 MeV demo facility at IMP, CAS. In order to overcome the shortcomings of the original contacting test method, a noncontacting test scheme was proposed. A physical model was built for the the coupler test and the test cavity power transmission was analyzed theoretically. Based on the analysis results, a low-loss, wide-passband and multipurpose non-contacting coupler test cavity was designed. With the new test cavity, a power loss of around 60W and a -3 dB bandwidth of 15 MHz at a test power of 20 kW was achieved.     

有线电视网络中光纤链路性能分析

结合有线电视网络，从理论上对影响光纤链路的噪声、非线性指标的相关因数进行了分析，提出了载噪比、组合二次差拍比、组合三次差拍比的近似表达式。并对武汉有线电视网络前端至京汉花园的光纤链路进行了实际测量。     

光纤及双光纤扰模器远/近场扰模性能的模拟分析

在高精度视向速度测量系统中,圆形光纤逐渐被多边形光纤替代,结合多边形光纤、透镜和圆形光纤的扰模方案也被陆续提出。通过光线追迹的方法,对圆形、八边形截面的两种光纤以及基于这两种光纤的双光纤扰模器的扰模性能进行了模拟分析。模拟结果表明:虽然圆形光纤有较好的远、近场角向扰模,但是径向扰模效果不佳;八边形光纤的近场径向和角向扰模性能均较优,但远场扰模与圆形光纤没有明显差异;双光纤扰模器能有效提高光纤扰模性能,而使用了八边形光纤的双光纤扰模器的远、近场扰模性能均较优。     

中红外色散平坦硫系光子晶体光纤设计及性能研究

本文以自制Ge20Sb15Se65硫系玻璃为基质材料,设计一种正八边形结构色散平坦型中红外硫系光子晶体光纤,并采用多极法对其中红外色散和传输特性进行数值研究.结果表明:控制该光纤占空比(d/Λ)在0.323—0.367之间,其色散及传输特性在3—5μm范围内可调.当孔间距Λ=3.4μm,孔直径d=1.1μm时,光纤在4.1—4.9μm波段的色散值在0.8—0.8 ps·nm 1·km 1波动,且具备单模低损耗传输(Loss0.049dB/m),小模场面积(Aeff8.46μm2)特性,适合于中红外非线性应用领域.     

单模低损耗光子晶体光纤的设计及特性分析

设计了几种特殊结构的带隙光子晶体光纤,采用平面波展开法和频域有限差分方法研究了基于不同结构光子晶体光纤的带、模式、色散和色散斜率。由平面波展开法和频域有限差分方法求解麦克斯韦方程组导出本征值方程,可以得到带隙光子晶体光纤中可能存在的不同模式的传播常数、电场分布、本征频率和磁场分布。分别给出了第二圈填充率取三种不同值时带、模式、色散和色散斜率的变化。结果表明,当第二圈填充率改变时其特性有明显的变化。随着填充率从0．75减小到0．45,其二阶模分裂成两个类LP01模,可降低损耗。计算结果对单模和低损耗的光子晶体光纤的设计有参考价值。