微型光热驱动机构的光热膨胀理论模型与实验研究

提出和发展了一种基于微尺度光热膨胀效应的微型光热驱动机构.建立了膨胀臂的微尺度光热传导与膨胀的物理模型,利用有限元分析和数学物理方法,推导出膨胀臂的一维温度分布表达式及光热膨胀量和偏转量的计算公式.利用准分子激光微加工系统设计制作了一个长度为1200?μm 的微型光热驱动样机,根据激光和样机的相关参数,计算得到光热膨胀量与激光功率之间的理论关系曲线.实验结果表明,微型光热驱动机构的光热偏转量（对应于膨胀量）与照射到膨胀臂上的激光功率近似成线性关系,实验曲线与理论模型及计算结果符合良好.在理论和实验研究基础上,作为光热微驱动的应用实例,设计并加工制作了一个双向微开关型光热驱动机构,并通过实验实现了双向微开关功能. 关键词： 光热膨胀臂 微驱动机构 光热传导模型 激光     

1700 线/mm镀金光栅的拼接理论和实验研究

提出了一个能够实时地监控拼接光栅状态的方案；理论上论证了氦氖光不能用来实时监控1740线衍射光栅的光栅拼接实验；提出了一种选择监控光波长的方法，使得拼接光栅的各种误差对于主光束和监控光的影响是一致的，并且通过实验进行了验证. 关键词： 拼接光栅 刻线密度误差 实时监控 光栅对压缩池     

飞秒激光共振增强腔的理论与实验研究

飞秒激光共振增强腔在非线性光学、 精密光谱学等研究领域有重要应用, 尤其是近年来已成为产生高重频紫外光梳的强大工具. 采用循环稳定电场方法分析了飞秒激光脉冲在共振 增强腔中的增强和色散特性,给出了增强倍数与 精细度的关系及共振带宽与精细度和腔内色散量的关系. 实验上实现了175 MHz, 15 fs的宽谱飞秒激光脉冲的共振 增强,增强倍数约为10倍左右.     

基于等离子体的定向天线阵理论与实验研究

当前国内学者对等离子体天线的研究主要集中于柱状天线和反射面天线, 而在国外已有学者以等离子体阵列结构设计了功能多样的智能天线系统. 为了较系统地了解这一新的设计思路, 基于等离子体散射理论对中心单元激励的圆形定向天线阵进行了理论和实验研究. 设计了一个16元等离子体无源振子的圆形天线阵, 实现了天线电磁波单波束和多波束的定向辐射. 通过理论计算和分析, 阐述了天线电磁波单波束和多波束辐射的原理. 通过建立实验系统, 测试了圆形天线阵的定向辐射特性. 实验结果和理论值接近, 说明该等离子体圆形天线阵可以实现天线电磁波的定向辐射和多波束辐射. 另外, 该天线阵还具有快速切换辐射方向、参数快速重构、雷达隐身性良好的优点. 关键词： 等离子体 定向天线阵 单波束 多波束     

多阵元光纤相干列阵的理论与实验研究

基于Fraunhofer衍射理论,建立了六角形相干列阵远场分布的理论模型,采用Strehl比和能量集中度作为评价参数,分析了列阵排列方式、振幅、填充因子对远场分布的影响.并由爬山法相位控制技术和六棱台合束器,构建了七阵元光纤相干列阵实验系统.在066填充因子情况下,获得了Strehl比为070、能量集中度为040七阵元合成光束,以及获得了能量集中度分别为045和018的二阵元线阵和四阵元矩形阵合成光束. 关键词： 相干合成 填充因子 能量集中度 Strehl比     

多阵元光纤相干列阵的理论与实验研究

基于Fraunhofer衍射理论,建立了六角形相干列阵远场分布的理论模型,采用Strehl比和能量集中度作为评价参数,分析了列阵排列方式、振幅、填充因子对远场分布的影响.并由爬山法相位控制技术和六棱台合束器,构建了七阵元光纤相干列阵实验系统.在066填充因子情况下,获得了Strehl比为070、能量集中度为040七阵元合成光束,以及获得了能量集中度分别为045和018的二阵元线阵和四阵元矩形阵合成光束.     

一种新空心光束的理论及实验研究

提出了一种用来描述空心光束的新理论模型——空心高斯光束模型，通过控制光束参数可以方便地调制空心光束黑斑的大小.导出了空心高斯光束经傍轴光学系统的解析传输变换公式.利用导出的公式计算分析了空心高斯光束在自由空间的传输特性.在实验上利用矩阵本征值方法设计了能输出空心高斯光束的光学谐振腔，对实验上得到的空心高斯光束进行了传输特性的研究.结果表明，理论和实验相吻合.该空心高斯光束产生的光势阱为控制冷原子提供了一条新途径. 关键词： 空心高斯光束 光学谐振腔 传输特性     

可控双空心光束的理论方案及实验研究

提出了一种利用双周期弧向非满额相位调制的方法产生双空心光束的方案. 当准直氦氖激光通过1.5 mm半径透光孔照射到该相位图样时, 在200 mm成像透镜像空间获得长30 mm, 间距57.6μm, 单管束宽度0.11–0.14 mm的双空心光束. 该方案结构简单, 产生的双空心光束具有较好的可控性, 双光管间距由相位调制因子p决定, 能够实现从双空心光束到单空心光束的双向演化. 对所提出的方案进行了实验研究并得到与理论相符的结果. 利用多种组合方式讨论了将该方案拓展到蓝失谐光学囚禁势阱, 可以实现可控的空心双光阱、四光阱与光学晶格等, 有望在冷原子、冷分子囚禁与操控等领域的实验研究中发挥重要作用.     

新型结构可调谐全光波长转换器的理论与实验研究

可调谐波长转换器是智能化光网络中的关键光电子器件. 提出了一种基于半导体光放大器的环形激光器实现连续可调全光波长转换的方案，建立了该方案的理论模型. 理论计算和实际测定了不同条件下波长转换的输出特性，实验结果与理论计算基本符合. 实验中实现了40nm范围内连续可调、转换速率为2.5Gb/s的交叉增益调制型波长转换. 关键词： 可调谐波长转换 半导体光放大器 环形腔     

可操控二种冷原子或冷分子样品的光学双阱新方案及其实验研究

提出了一种构建可囚禁与操控二种冷原子或冷分子样品的光学双阱的新方案,该方案采用常用的液晶空间光调制器作为分光器件,分光调制函数类似二元相位光栅;对提出的方案进行了模拟实验研究,并研究了从光学双阱到单阱的双向演化过程,该光学双阱的模拟实验结果表明与理论方案相符,双阱的操控性好,有利于二种不同的冷原子或冷分子样品的装载与操控等相关实验研究. 关键词： 原子光学 原子分子囚禁 液晶空间光相位调制器 光学双阱     

kW级全光纤激光器理论与实验研究

基于主振荡功率放大结构设计了kW级全光纤激光器,对激光器的功率分布及输出、弯曲选模以及冷却条件下增益光纤的热分布进行了数值模拟分析。搭建了所设计的全光纤激光器,在注入总泵浦功率1436W时,实验获得了1060W高功率连续激光输出,光光转换效率73.8%,光束质量因子小于1.6。初步分析了导致激光器实验输出与理论设计二者偏差的原因。     

自加速类贝塞尔-厄米-高斯光束的理论和实验研究

空间相位调制一直是设计新型自加速光束的重要方法.参照类贝塞尔光束产生的思路,从理论上提出了一种新型的自加速无衍射类贝塞尔-厄米-高斯光束,并从数值模拟和实验两个方面研究此光束沿不同轨道的演化.理论上通过对厄米-高斯光束进行相位调制,产生了不同模式的自加速类贝塞尔-厄米-高斯光束.采用分步傅里叶算法模拟了(0,1),(1,0),(1,1)和(1,2)阶类贝塞尔-厄米-高斯光束沿预设轨道的传输过程.采用计算全息和空间光调制技术在实验中观察了类贝塞尔-厄米-高斯光束沿预设轨道的传输,例如抛物、双曲、双曲正割和三维轨道.实验观察与理论结果符合得很好.实验验证了不同阶类贝塞尔-厄米-高斯光束的奇特光斑结构,验证了光束的非衍射特性及传输轨道的可控性,且理论模拟验证了光束的自修复特性.作为此前研究的类贝塞尔光束的一般形式,本文所得到的光束可用于构造出更加新型实用的光束.     

kW级全光纤激光器理论与实验研究

基于主振荡功率放大结构设计了kW级全光纤激光器,对激光器的功率分布及输出、弯曲选模以及冷却条件下增益光纤的热分布进行了数值模拟分析。搭建了所设计的全光纤激光器,在注入总泵浦功率1436 W时,实验获得了1060 W高功率连续激光输出,光光转换效率73.8%,光束质量因子小于1.6。初步分析了导致激光器实验输出与理论设计二者偏差的原因。     

气体栓塞现象的理论分析与实验研究

对气体栓塞现象做了比较深入的理论分析和初步的实验研究。     

微纳米尺度红外光热膨胀效应及新型光热驱动方法研究

介绍了一种新型的基于非对称结构的光热微型驱动器.驱动器由两个宽细不同的薄悬臂组成.当红外激光照射在悬臂上时,宽窄悬臂的比表面积不同,导致其温度升高和伸长量不同,从而使驱动器产生偏转.建立了驱动器的热力学模型,并给出了偏转量的计算公式.使用准分子激光加工系统制作了一个长750μm的微驱动器样机,红外激光(998nm)作为驱动源,利用自制的控制监控系统进行了可行性试验,观察并测量了驱动器偏转量与红外激光功率的关系.结果表明,本驱动器在16mW的红外激光的驱动下,即可产生258μm的偏转量.利用光热膨胀的方法 关键词： 光热膨胀 非对称结构 微驱动器 红外激光     

Theoretical and experimental study of the nanoparticle-driven blue phase stabilisation

We have studied theoretically and experimentally the effects of various types of nanoparticles (NPs) on the temperature stability range [Formula: see text] T (BP) of liquid-crystalline (LC) blue phases. Using a mesoscopic Landau-de Gennes type approach we obtain that the defect core replacement (DCR) mechanism yields in the diluted regime [Formula: see text] T (BP)(x) [Formula: see text] 1/(1 - xb) , where x stands for the concentration of NPs and b is a constant. Our calculations suggest that the DCR mechanism is efficient if a local NP environment resembles the core structure of disclinations, which represent the characteristic property of BP structures. These predictions are in line with high-resolution ac calorimetry and optical polarising microscopy experiments using the CE8 LC and CdSe or aerosil NPs. In mixtures with CdSe NPs of 3.5nm diameter and hydrophobic coating the BPIII stability range has been extended up to 20K. On the contrary, the effect of aerosil silica nanoparticles of 7.0nm diameter and hydrophilic coating is very weak.     

时间延迟激光感生双光栅的理论及实验研究

从理论上分析了激光相位及振幅的随机涨落对由热效应引起的时间延迟激光感生双光栅(TDLIDG)的影响.结果表明,四波混频信号调制的振幅随两束泵光相对延迟的增加而衰变.实验结果与理论预测基本一致.我们还证实用TDLIDG测量两束光的波长差可以达到与激光线宽同一量级的精度.     

Theoretical study of novel B–C–O compounds with non-diamond isoelectronic

Two novel non-isoelectronic with diamond(non-IED)B–C–O phases(tI16-B₈C₆O₂and mP16-B₈C₅O₃)have been unmasked.The research of the phonon scattering spectra and the independent elastic constants under ambient pressure(AP)and high pressure(HP)proves the stability of these non-IED B–C–O phases.Respective to the common compounds,the research of the formation enthalpies and the relationship with pressure of all non-IED B–C–O phases suggests that HP technology performed in the diamond anvil cell(DAC)or large volume press(LVP)is an important technology for synthesis.Both tI16-B₈C₆O₂and tI12-B₆C₄O₂possess electrical conductivity.mP16-B₈C₅O₃is a small bandgap semiconductor with a 0.530 eV gap.For aP13-B₆C₂O₅,mC20-B₂CO₂and tI18-B₄CO₄are all large gap semiconductors with gaps of 5.643 eV,6.113 eV,and 7.105 eV,respectively.The study on the relationship between band gap values and pressure of these six non-IED B–C–O phases states that tI16-B₈C₆O₂and tI12-B₆C₄O₂maintain electrical conductivity,mC20-B₂CO₂and tI18-B₄CO₄have good bandgap stability and are less affected by pressure.The stress-strain simulation reveals that the max strain and stress of 0.4 GPa and 141.9 GPa respectively,can be sustained by tI16-B₈C₆O₂.Studies on their mechanical properties shows that they all possess elasticity moduli and hard character.And pressure has an obvious effect on their mechanical properties,therein toughness of tI12-B₆C₄O₂,aP13-B₆C₂O₅,mC20-B₂CO₂and tI18-B4CO4 all increases,and hardness of mP16-B₈C₅O₃continue to strengthen during the compression.With abundant hardness characteristics and tunable band gaps,extensive attention will be focused on the scientific research of non-IED B–C–O compounds.     

Theoretical modelling of surface phonons

We present a mini review of progress made towards theoretical modelling of surface phonons. We outline the essential ingredients of two theoretical methods, viz. an adiabatic bond charge method for semiconductor surfaces and the ab-initio density-functional perturbation method for solid surfaces in general. From the results of theoretical calculations we establish trends and criteria for the existence of localized phonon modes on group-IV(001) and III-V(110) semiconductor surfaces. We further obtain signatures of characteristic vibrational modes which develop during dissociative molecular adsorption on Si(001) surfaces. The results are compared with available experimental measurements. Some remarks are forwarded regarding manipulation of surface phonon modes for scientific advances and technological applications.