固态金刚石氮空位色心光学调控优化

在金刚石氮空位色心的高灵敏传感探测研究中,光学调控是氮空位色心实现高效光学初态制备及信息提取的关键.本文基于高浓度的金刚石氮空位色心系综检测展开,采用脉冲光学探测磁共振技术,系统地研究了激光初态极化时间、信息读取时间与激光功率的关联特性,并进一步研究了激光入射偏振角与传感信息精度的关系.探究了各个激光参数对高浓度金刚石氮空位色心系综[111]轴上光学探测磁共振谱中第一个共振峰的影响,并通过实验结果进行分析,最终选取在光功率密度为45.8 W/cm²下的最优实验参数(300μs的极化时间, 700 ns的读取时间,激光入射角为220°)进行了光学磁探测共振测试,与优化前的实验参数(极化时间为50μs,读取时间为3000 ns,入射角度为250°)相比,典型的磁检测灵敏度由21.6 nT/Hz1/2提升到5.6 nT/Hz1/2.以上研究结果表明我们已经实现光学精密调控的优化测量,这些研究结果也为高浓度氮空位色心系综精密调控实现温度和生物成像、量子计算及量子信息等领域调控传感检测提供了有效参考.     

扫描SQUID显微镜的研制及其在磁成像和无损检测中的应用

研制了两种用于检测室温样品的超导量子干涉器(SQUID)扫描磁场显微镜(以下简称扫描SQUID显微镜),一种使用常规低Tc(Nb)SQUID器件,另一种使用高温(YBCO)SQUID器件.SQUID安装在内杜瓦底部的冷指底端,外杜瓦底部有60～75微米厚的白宝石窗口,被测样品处于室温状态位于窗口下,SQUID与被测样品之间的间距通过波纹管的伸缩进行调节.常规低Tc(Nb)器件系统的空间分辨率优于140μm,磁场灵敏度优于3pT/Hz1/2,高温(YBCO)器件系统的空间分辨率～500μm,磁场灵敏度～46pT/Hz1/2.两者均能长时间稳定地工作在无屏蔽环境中.利用两台扫描SQUID显微镜,进行了多种有应用价值的磁成像实验和无损检测研究.     

采用环形再生腔结构的飞秒激光啁啾脉冲放大研究

采用环形再生腔结构的啁啾脉冲放大技术方案, 在重复频率100 Hz,单脉冲能量33.1 mJ的532 nm激光抽运下, 从钛宝石激光中获得了单脉冲能量9.84 mJ的放大输出, 对应的斜效率达33.1%.在重复频率10 Hz的情况下, 同样获得了单脉冲能量为9.64 mJ, 对应斜效率达36.8%的高效率放大结果. 通过色散补偿压缩该啁啾激光脉冲后的单脉冲能量为6.36 mJ, 脉冲宽度为59.7 fs. 测量结果表明典型的能量不稳定度为1.85%. 关键词： 啁啾脉冲放大 再生放大 飞秒激光 环形腔     

基于可调谐滤波器的带中心波长自动跟踪光纤光栅动态波长解调技术的研究

研究了基于可调谐滤波器(TOF)的带中心波长自动跟踪光纤光栅动态波长解调技术。实验表明,解调仪特别适合在传感FBG(fiber Bragg grating)存在大幅度静态波长变化时对微幅度动态波长变化进行检测,动态波长检测分辨率为0.007pm/Hz。上电时,TOF对中心波长为1292.50~1308.50nm范围内的光纤光栅具有自动跟踪的能力,克服了TOF不稳定对系统的影响。     

激光动态角度测量系统研究

本文介绍了-种可以动态测量角度的激光测试系统。其测角分辨率为0.0025°;测角范围为±45°;测角速度为100°/s.     

金原子团簇的分频散射光谱研究

液相金原子团簇是一种非线性光学介质.它在580nm处产生一个最强共振散射峰.当激发波长为290nm(1.03×10¹⁵Hz)时,液相金原子团簇在580nm(1/2×1.03×10¹⁵Hz)和870nm(1/3×1.03×10¹⁵Hz)分别产生一个1/2分频和1/3分频散射峰;当激发波长为580nm(5.02×10¹⁴Hz)时在290nm(2×5.02×10^-14Hz)和870nm(2/3×5.02×10¹⁴Hz)分别产生一个2倍频和2/3分频散射峰;当激发波长为870nm(3.34×10¹⁴Hz)时在580nm(3/2×3.34×10¹⁴Hz)和290nm(3×3.34×10¹⁴Hz)分别产生一个3/2分频和3倍频散射峰.分频散射和倍频散射峰与共振散射峰具有相似的散射行为.从激励光与液相金原子团簇相互作用的运动方程出发,根据傅氏变换理论,较好地解释了液相金原子团簇产生的一些非线性散射光谱.     

掺Er3+光纤环腔激光器的初步研究

本文报道采用环形腔使用偏振灵敏性光纤隔离器(P-SensitiveISO)构成的掺Er³⁺光纤激光器的激光输出特性研究结果.用976nm激光作为泵浦激光获得了0.42mW最大功率、中心波长1.5287μm的激光输出,阈值泵浦功率17mW.在改变腔内光纤偏振控制器(PC)的状态时,输出激光光谱分裂为二个分立的峰值,波长分别为1.5317μm和1.5502μm.     

重频XeF蓝绿激光技术

 利用表面放电光泵浦技术,研制了重频XeF(C-A)激光器,运行频率达到10 Hz。研究了运行频率、气体流量对激光输出能量稳定性的影响,分析了影响输出稳定性的主要因素,实验结果表明,提高气流量可有效改善重频输出能量的稳定性。同时,还给出了优化实验条件下不同运行频率连续20个脉冲较为理想的输出结果。运行频率分别为1,2,5 Hz时,输出能量稳定性较好,输出能量大于4.0 J;气流量大于53 L/s时,10 Hz重频运行的输出稳定性已显著提高,平均输出能量也达到1.8 J。     

电流焦耳热调控反转型垂直(Co/Pt)n/Co/IrMn纳米多层膜结构的交换偏置效应研究

交换偏置效应影响磁敏传感器中的关键性能参数.在外加磁场辅助下,本文提出一种电流产生的焦耳热调控交换偏置效应的研究方法.通过该方法,系统调控了反转型垂直纳米多层膜结构(Co/Pt)_n/Co/IrMn(简称垂直多层膜结构,n+1是Co层周期数)的面内交换偏置效应,不仅连续改变了交换偏置场H_eb大小,而且实现了H_eb的翻转.在垂直多层膜结构中,如果固定外加磁场H_p(脉冲电流I_DC)后连续改变I_DC(H_p)的大小可以连续调控H_eb的数值;如果固定H_p(I_DC)后同时改变I_DC(H_p)的大小和方向,则在较大I_DC时可实现H_eb的翻转.结果表明,该方法可以用来原位调控磁敏传感器的线性磁场范围和灵敏度等关键性能参数,对磁敏传感器的优化研究具有重要的借鉴意义.     

基于环形栅和半环形栅N沟道金属氧化物半导体晶体管的总剂量辐射效应研究

在商用0.35 μm互补金属氧化物半导体工艺上制备了两种栅氧化层厚度(t_ox)的条形栅、环形栅和半环形栅N沟道金属氧化物半导体 (n-channel metal oxide semiconductor, 简记为NMOS) 晶体管, 并进行了2000 Gy(Si)的总剂量辐射效应实验. 实验结果显示, 栅氧厚度对阈值电压漂移的影响大于栅氧厚度的3次方. 对于t_ox为11 nm的低压NMOS晶体管, 通过环形栅或半环形栅的加固方式能将其抗总剂量辐射能力从300 Gy(Si)提高到2000 Gy(Si)以上; 而对于t_ox为26 nm的高压NMOS晶体管, 通过环栅或半环栅的加固方式, 则只能在低于1000 Gy(Si)的总剂量下, 一定程度地抑制截止漏电流的增加. 作为两种不同的版图加固方式, 环形栅和半环形栅对同一t_ox的NMOS器件加固效果类似, 环形栅的加固效果略优于半环形栅. 对于上述实验结果, 进行了理论分析并阐释了产生这些现象的原因. 关键词： 环形栅 半环形栅 总剂量 辐射效应     

A Microcomputer System for Automatic Mode Sweep of Ring Laser Angular Rate Sensor(Ring Laser Gyro)

On the basis of analysis and principles of the operational modes and mode sweep of a ring laser, a microcomputer system for automatic mode sweep of ring laser angular rate sensor is presented. A 0～300 V continuous adjusted power supply system for PZT used to accurately adjust the cavity lens of the ring laser also is described in the paper. The test result shows that the microcomputer system could solve the problem of automatic mode sweep of ring laser successfully.     

A Microcomputer System for Automatic Mode Sweep of Ring Laser Angular Rate Sensor (Ring Laser Gyro)

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅＲｉｎｇＬａｓｅｒＡｎｇｕｌａｒＲａｔｅＳｅｎｓｏｒ（ＲｉｎｇＬａｓｅｒＧｙｒｏＲＬＧ）ｗａｓｄｅｆｉｎｅｄａｓａｔｙｐｅｏｆａｃｔｉｖｅｒｅｓｏｎａｔｏｒｇｙｒｏ．ＨｅｒｃｏｎｃｅｉｖｅｄｔｈｅＲＬＧｉｎ１９６１［１...     

半导体泵浦固体激光陀螺的研究进展

本文对半导体泵浦固体激光陀螺近年来研究进展作了分析和评述，表明半导体泵浦固体激光陀螺是一种全新可行的激光陀螺方案。     

激光陀螺本征模偏振态与磁敏感特性的理论研究

环境磁场的干扰是影响激光陀螺精度的重要因素之一. 为了减小二频机械抖动激光陀螺的磁敏感性, 推导了环形腔的琼斯矩阵, 其中考虑了非共面角、增益介质、腔损耗、腔镜反射各向异性和应力双折射, 采用矩阵本征问题求解的摄动理论分析了环形腔的偏振态和磁敏感特性. 研究表明, 为了减小激光陀螺的磁敏感性, 应减小非共面角和腔损耗, 增大腔镜的反射各向异性. 腔镜应力双折射究竟会增大还是减小磁敏感性与应力作用主轴、受应力腔镜的位置有关, 此外它还会引起顺时针和逆时针模式之间的偏振非互易性. 磁敏感性与腔失谐近似成线性关系, 导致激光陀螺工作于增益峰值时磁敏感性并非最小. 这些结果对减小二频机械抖动激光陀螺的磁敏感性具有较好的指导意义. 关键词： 激光陀螺 磁敏感性 椭圆度 琼斯矩阵     

Semiconductor Optical Amplifier (SOA)-Fiber Ring Laser for Sensor Application

A bi-directional fiber ring laser with a semiconductor optical amplifier has been developed in which a frequency difference between the counter-propagating oscillations is controlled by an introduced birefringent medium. With the material which causes the retardation change by a physical phenomenon to be measured, the laser in this study is applicable to a novel fiber sensor of which the sensing signal is obtained in a frequency domain.     

LD泵浦环形单频Nd:YVO4激光器的频率调谐特性研究

利用激光谐振腔内标准具的选模调谐特性和激光晶体自身的标准具作用,通过调节插入标准具和激光晶体的倾斜度及微调谐振腔长度,在LD泵浦Nd:YVO₄单频激光器上实现了精确调谐,最大可调谐范围约100GHz.     

用单块激光器和环形外腔获得稳定的532 nm激光

采用单块半非平面Nd:YAG单频环形激光器和环形外腔倍频技术，获得了单频功率249.5mW的532nm波长的绿光输出，倍频效率43.2%，实现了倍频腔与激光器之间的跟踪锁定，倍频光功率稳定性优于1％，理论计算与实验结果一致。     

光纤复合环形腔单模激光器的研究

单模光纤激光器在光通讯和光传感中具有广阔的应用前景。分析了复合腔光纤激光器的构成及单模的实现特点,提出了一种新颖的光纤复合环形腔激光器结构,并对其进行了实验研究。该激光器使用了波长为980nm的半导体激光器作为泵浦源。三个腔长均为2m,彼此之间的腔长差为1～2mm的光纤环形滤波器与主谐振腔构成复合腔。此激光器在波长为1562nm处得到了线宽小于0.1nm的单模激光输出,输出的光功率可达到1mW。该激光器的阈值为5mW,斜率效率为4%。     

LD泵浦环形单频Nd∶YVO4激光器的频率调谐特性研究

利用激光谐振腔内标准具的选模调谐特性和激光晶体自身的标准具作用 ,通过调节插入标准具和激光晶体的倾斜度及微调谐振腔长度 ,在 L D泵浦 Nd∶ YVO4 单频激光器上实现了精确调谐 ,最大可调谐范围约 1 0 0 GHz     

石墨烯基磁量子环的低态能谱对磁场的依赖关系

我们采用狄拉克-韦尔 (Dirac-Weyl) 模型, 计算出二维石墨烯基磁量子环和磁量子点分别在垂直非均匀磁场下的低态能谱, 并讨论包括两组旋量分量的低态能谱跟磁场的依赖关系。从直接对角计算法所获得的数值结果表明, 在非均匀磁场下, 磁量子点和磁量子环的能谱中的最低朗道能级(N-=0)皆为高度简并, 且数值恒等为零。在其邻近较高的朗道能级, 磁量子环出现了由磁场诱导的轨道角动量间的跃迁, 而磁量子点则没有。最后本文指出, 除了最低朗道能级(N-=0)外, 两组旋量分量的能谱完全一样, 只是其朗道能级所标记的两组量子数不同而已。