10～200000 cd/m2宽量程亮度量值复现

为了应对高亮度量程计量溯源需求并提高国家亮度计量标准的复现能力,建立了可覆盖10～200 000 cd/m2量程的新一代国家亮度工作基准装置.研制了双光束注入式可调高亮度均匀光源并在光源出口安装了精密孔径限制光阑,研究了基于积分球亮度源法复现亮度绝对值的方法,对光源的稳定性及空间输出特性、复现装置定位精度、标准照度计的线性及光谱失配误差等关键计量特性进行了实验及分析,最终将复现的亮度标准值保存至标准亮度计用于未来的量值传递工作.实验结果表明:基于亮度源法的亮度复现装置在10～200 000 cd/m2量程量值复现相对扩展不确定度为0.7%(包含因子为2);其复现量值与基于灯板法的3～1 500 cd/m2国家亮度工作基准的偏差小于0.2%;装置测量范围上限较原基准提高了2个量级,基本覆盖了常规亮度计的量程,可很好地满足当前更高亮度应用领域的计量校准需求.     

长脉冲keV X射线源的辐射特征

 利用神光Ⅱ第九路2 ns长脉冲激光束作用厚钛固体靶，研究了产生的keV X射线源的辐射区域和总辐射功率的时间行为。结果表明：在长脉冲激光作用厚固体靶时，硬X射线线辐射功率的时间行为以及辐射体积的时间行为与激光脉冲波形一致；长脉冲时，等离子体2维膨胀效应非常显著，keV X射线线辐射的径向辐射区域在激光焦斑尺寸附近达到饱和，导致X射线线辐射功率出现饱和，且keV X射线线辐射的辐射体积正比于焦斑尺寸的3次方。从理论和实验角度研究了在同样入射激光能量下，辐射功率随激光焦斑尺寸的变化关系，发现keV X射线线辐射的饱和辐射功率正比于焦斑尺寸的5/3次方，理论结果与实验结果一致。并讨论了相同基频输出激光能量下，keV X射线辐射总功率随激光波长的变化关系，发现即使考虑了倍频效率的影响，短波长激光仍然有利于keV X射线的发射。     

绝对辐射计溯源至低温辐射计实验测试

开展了绝对辐射计溯源至低温辐射计的计量技术研究。选用激光作为光源,采用光斑非全覆盖绝对辐射计接收面的辐射功率模式进行校准实验。利用溯源至低温辐射计的陷阱探测器作为标准器定标激光器功率,然后通过替代法将量值传递至绝对辐射计。通过绝对辐射计光阑面积校准,实现激光功率与绝对辐射计测量辐照度的转化。通过对陷阱探测器的校准、绝对辐射计锥腔不同位置空间响应均匀性、锥腔的波长选择性等特性的分析,对实验所用绝对辐射计校准不确定度进行了详细评估,得到的校准不确定度为0.86%(包含因子k=2)。     

激光参数影响太赫兹辐射的数值模拟

 利用2维PIC程序模拟了聚焦激光脉冲垂直入射非均匀等离子体,在界面激发超强太赫兹辐射的物理过程,研究了激光强度、脉宽和焦斑半径对太赫兹辐射功率和频率的影响,并和模式转换理论作了对比。结果表明:激光强度是影响太赫兹辐射功率的主要因素;当脉宽在等离子体波长附近时,激起的静电波振幅最大,此时对应的太赫兹辐射最强;同时存在一个最优的焦斑半径,使得辐射功率最大。     

光学仪器 眼镜、放大镜、显微镜、望远镜

TH742.9 2005021541 扩展差动共焦显微系统量程范围的方法与措施=An ap- proach to expansion measurement range of heterodyne con- focal microscopy system[刊,中]／赵维谦(哈尔滨工业大学 超精密光电仪器工程研究所．黑龙江,哈尔滨(150001)), 邱丽荣…//光电子·激光．-2004,15(9)．-1083-1087 为扩展差动共焦显微镜(HCMS)的测量量程范围,使 其满足三维微细结构和三维表面轮廓测量时的需求,基于     

光纤激光功率溯源至低温辐射计方法

介绍了1.3 μm/1.5 μm光纤激光功率溯源至低温辐射计的测量方法,与传统溯源至绝对辐射计的方法相比较,最终利用低温辐射计法通过633 nm波长稳定光源标定陷阱式探测器,然后用陷阱式探测器将量值传递到陷阱式量传探测器,最后通过1310 nm/1550 nm通信用光功率稳定光源通过热释电光功率计标定InGaAs光电探测器并用于测量光纤功率。实验结果表明,溯源至低温辐射计的光纤功率测量方法在1310 nm及1550 nm波长点处对一标准光功率计修正系数测量的相对标准差分别为0.0011及0.0007,其测量不确定度可优于0.6％(k=2),在保证量值一致性的同时有效降低了测量不确定度,提高量值传递精度。     

量子真空计量标准中的非极性稀薄气体折射率测量研究

为进一步提高真空量值的复现性和准确性,最新研究采用量子技术实现对真空量值的测量与表征.该方法利用Fabry-Perot谐振腔实现腔内气体折射率的精密测量,并反演出气体密度,进而获得对应的真空量值,其中气体折射率的测量是影响真空量值准确性的关键.本文基于第一性原理,利用从头计算理论计算了在已知压力和温度条件下的氦气折射率,给出腔内气体压力与折射率关系的表达式,并利用基于Fabry-Perot激光谐振腔的真空测量装置,通过双腔谐振激光拍频精确测量了充气前后谐振激光频率的变化,测出了氦气折射率,并分析了测量不确定度.将理论计算值与实验测量值进行了对比分析,得出了制约准确度提高的主要因素,并提出了修正方法.     

大量程激光位移传感器的成像系统设计

为了解决目前国内自主研发的激光位移传感器基准工作距离短和测量范围小的问题,设计了一种适用于远距离测量的大量程激光位移传感器成像光学系统。基于激光三角测量原理,结合具体使用要求计算了大量程激光位移传感器的性能指标和成像光学系统的设计参数。选择5片式透镜结构作为系统的初始结构,利用光学设计软件对大量程激光位移传感器成像光学系统进行了仿真,完成了系统优化和性能分析,实现了基准工作距离为1 000 mm、量程为±500 mm、分辨率为0.4 mm的大量程激光位移传感器成像系统设计。结果表明,在测量范围±500 mm内,系统均可以满足成像质量要求。该激光位移传感器成像系统具有工作距离远、测量量程大、结构简单的特点,可满足1 000 mm远距离处大量程范围的测量使用要求。     

光梳多波长绝对测距的波长选择及非模糊度量程分析

飞秒光学频率梳作为精密光学频率标尺,可以用来产生频率稳定度极高的单波长连续激光,利用其多个梳模制备理想的多波长光源用于绝对距离测量具有测量速度快、实时性强、非模糊度量程大、精度高等优点。以多波长测距的基本理论和光梳高频率稳定度为基础,提出了二次合成波长的方法,不仅扩展了非模糊度量程,同时为干涉信号的多波长解调创造了足够的波长间隔条件。结合光梳的波长特点,分析了基于光梳的多波长选择与非模糊度量程的关系,并阐述了具体的选择步骤及波长组合结构。利用小数重合解调算法,在0.01的小数相位测量精度条件下,仿真验证了四波长干涉测距的非模糊度量程为35.636mm,五波长干涉系统可以达到几百毫米的非模糊度量程,后者相对分辨力的动态量程达到109量级。     

滤光辐射计测量黑体的温度

介绍了黑体温度测量的溯源途径及方法，分析了探测器绝对光谱响应、透镜透过率及面积效应等对黑体温度测量的影响，试验测量结果表明黑体温度可以通过标准探测器进行量值传递并溯源。与传统溯源方法相比，利用标准探测器进行量值传递测量精度可提升一个数量级，达到0.8%的水平。     

Transient-Pulse Nonlinear Spectroscopy with the Radiation of a Multimode THz Gas Laser

We report on transient-pulse nonlinear spectroscopy with the radiation of a multimode THz gas laser. The method is demonstrated for studying the nonlinear response of a current-carrying superlattice to THz radiation; the current through a superlattice can be suppressed by a strong THz field. The method makes use of the pulses of a high power multimode THz gas laser. By splitting the laser beam for selected laser modes into a main beam and a reference beam we monitored with a reference detector the transient power in the main beam. The simultaneous measurement of both the instantaneous response and the instantaneous power allows to obtain the power dependence of the response within a single laser pulse. The method is suitable to study the nonlinear response of matter to THz radiation fields in a large dynamic range.     

激光二极管抽运(Tm,Ho)∶YLF激光器光谱特性实验分析

Ho∶YLF晶体的5I7和5I8斯塔克能级分裂数较多,形成2047~2070nm宽的增益谱带,对于可调谐2μm激光及宽带激光放大器研究具有重要意义。理论上分析了(Tm,Ho)∶YLF晶体的能级结构,并对晶体掺杂浓度和长度进行了优化。实验研究了激光二极管抽运微片Tm(原子数分数0.06),Ho(原子数分数0.004)∶YLF激光谱线可调谐特性,调谐范围2.0656~2.0671μm。利用(Tm,Ho)∶YLF晶体的宽增益谱特性,将其作为激光二极管抽运激光放大器,成功地将2.048μm(Tm,Ho)∶GdVO4激光功率放大了2.5倍。实验上测量了(Tm,Ho)∶YLF晶体在强抽运条件下480~492nm及530~550nm可见波段的上转换蓝绿光荧光谱。     

纳秒激光诱导空气等离子体射频辐射特性研究

开展了波长为532 nm、脉宽为8 ns的纳秒激光诱导空气等离子体射频电磁辐射特性实验研究,基于锥形天线探测空气等离子体在30-800 MHz频谱范围有较强的射频电磁辐射,是等离子体内电偶极子振荡变速运动造成的.实验结果表明:随激光能量增加,30-200 MHz范围内射频辐射强度逐渐变强,但360-600 MHz频率范围射频辐射强度逐渐变弱.等离子体射频辐射的空间分布依赖于入射激光的偏振方向,当激光偏振方向与天线放置方向一致时,该方向上空气等离子体的射频辐射强度高,谱线较丰富.射频辐射总功率随激光能量先增加后降低,采用等离子体电子密度变化对等离子体频率及等离子体衰减系数影响(制约)关系,对射频辐射总功率随激光能量的变化规律进行了解释.     

高功率脉冲染料激光放大器物理设计

从理论研究出发,用激光增益理论得到了在平衡状态下忽略染料分子激发态吸收时,高功率脉冲梁料激光放大器物理设计的简单方法,同时以铜蒸气激光器双侧抽运的平均输出功率52.5W的脉冲染料激光放大器为例,对其物理尺寸进行了模拟设计。     

Indicatrices of the Radiation Intensity of Laser Plasma Formations in the Air

We have investigated the indicatrices of the visible and IR radiation of laser plasma formed under irradiation of cadmium, indium, and silicon in the air by radiation from a monopulsed neodymium laser with a power density at the irradiation spot of up to 12 GW/cm² on the first harmonic and up to 4 GW/cm² on the second harmonic. It is shown that the radiant intensity indicatrices have a prolate form depending on the target material, the spectral range of observation, and the power density of the acting laser radiation. The radiant intensity of laser plasma in the 0.3–4.2 m range is approximately proportional to the laser radiation power density and depends on the target material.     

声光调Q CO2激光器的输出特性

采用谐振腔内插入声光调制器（AOM）的方法获得了小型CO2激光器的高重频、窄脉宽、高峰值功率输出。通过分析CO2激光器声光调Q的工作原理,利用基于小信号增益和饱和光强的耦合输出数学模型给出了激光器最佳输出镜透过率的数值解,并运用相关实验装置对该数学模型进行了实验验证。理论分析和实验结果均表明：该声光调Q CO2激光器的最佳输出镜透过率为39%。研究了激光器输出性能随脉冲重复频率的变化规律,当脉冲重复频率〉1 kHz时,激光器输出峰值功率下降,这与CO2分子上能级寿命有关,并受声光调Q开关热效应的影响。实验中获得的激光器脉冲频率在1 Hz～100 kHz可调。在脉冲频率为1 kHz时,获得的激光脉冲宽度为156 ns,脉冲峰值功率为10 kW,且稳定性较好,非常适合于作激光与物质相互作用的光源。     

小周期波荡器自由电子激光器：数值模拟与实用化设计

采用三维自洽非线性理论计算方法,针对小周期波荡器自由电子激光器进行了数值模拟计算研究.结果表明,在我所现有脉冲线加速器基础上,采用周期为10mm的波荡器,可获得输出功率为20MW,波长为1.7mm的自由电子激光.最后给出实用化总体实验设计方案.     

多波长染料激光系统

本文报道由四台染料激光器组成的四波长染料激光系统、测量了四个波长激光合束后的激光参量和时间特性,简要地讨论了影响有效染料激光功率的诸因素.本系统输出总功率8.9W.     

白光再现激光全息照相的实验研究

以光的干涉和衍射为基础,讨论白光再现激光全息照相的原理,设计拍摄不同物体白光再现全息图的光路,探索能成功拍出白光再现反射全息图的条件和方法,并通过实验证明其可行性。