正交线偏振激光器原理与应用(Ⅲ)--精密测量应用原理及技术基础研究

综述了利用正交线偏振激光器内特性进行精密测量的研究成果,包括:①纳米激光器测尺(基于频率分裂的激光器两偏振光竞争位移传感激光器)测量原理,②基于频率分裂激光器两偏振光回馈的位移测量原理,③直接利用波片形成频率分裂的波片位相延迟测量原理,④基于频率分裂对腔内双折射强弱敏感性的位移测量原理,角度测量原理,振动测量原理,⑤压强测量原理,⑥磁场测量原理等. 所涉及现象包括:激光纵模间隔内新频率的产生,两频率之差的改变、光束的偏振特性的改变,模的竞争强度的改变等. 这些新应用的原理、结构简单,可溯源到光的波长. 如,激光器自身就是传感器的纳米激光器测尺已在应用中,测量范围12mm、分辨率79nm、线性度小于5×10-5. 波片位相延迟测量系统重复性达到0.3′.     

两个新数论函数的渐近性质

研究了与D.H.Lehmer问题有关的两个求和估计问题,并利用特征的正交关系,将其转化为有关Gauss和及Dirichlet L-函数的求和式,同时结合原特征的性质与L-函数的均值定理得到两个有趣的渐近公式,表明所研究的数论函数具有较好的渐近分布性质.     

氨氮胁迫对斑马鱼繁殖行为的影响

【目的】探究氨氮胁迫对斑马鱼(Danio rerio)繁殖行为的影响。【方法】选取健康且规格一致的成年斑马鱼，分别在氨氮质量浓度为0(对照组)，5，10和20 mg·L-1的水体中暴露96 h，而后配对并拍摄它们的繁殖行为，统计繁殖行为参数及产卵量。【结果】1) 氨氮质量浓度为20 mg·L-1的处理组中雄鱼对雌鱼的触碰次数减少，与对照组实验鱼的该项指标相比差异具有统计学意义((p<0.05)，但所有处理组中斑马鱼的追逐次数没有统计学意义上的差异；2) 所有处理组的雌鱼和雄鱼单独进入产卵区的次数和停留时间均没有统计学意义上的差异；3) 氨氮质量浓度为10和20 mg·L-1的处理组中雌鱼和雄鱼同时进入产卵区的次数减少，与对照组实验鱼的该项指标相比具有统计学意义(p<0.05)，但所有处理组中雌鱼和雄鱼同时停留在产卵区的时间没有统计学意义上的差异；4) 与对照组相比其他3个处理组实验鱼的产卵量有轻微下降，但不具有统计学意义上的差异。【结论】氨氮胁迫会抑制斑马鱼的繁殖行为，进而可能导致斑马鱼产卵量降低。     

关于一个新数论函数的混合均值

Let p and q be two distinct primes,epq(n) denotes the largest exponent of power pq which divides n.In this paper,we study the mean value properties of function epq(n), and give some hybrid mean value formulas for epq(n) and Dirichlet divisor function d(n).     

准单色近平行光束的X射线源

针对准单色近平行光束X射线背光成像诊断需求,提出了一种用球面弯晶进行X射线衍射选单从而获取准直光束的新方案.在神光Ⅱ装置上,设计了基于球面弯晶X射线衍射选单准直光束系统,完成了该系统的安装、调试和实验应用,获得了准单色(10~(-3)△λ/λ10~(-2))、小发散角(2 mrad)和大辐照匀斑(直径φ500 m)的X射线光源.同时基于衍射光学和球面镜成像理论,研究了不同布拉格角对球面弯晶X射线衍射光束发散角及其像散差的影响.结果表明,布拉格角会影响球面弯晶X射线衍射光束的发散角.用控制布拉格角范围的方法有望获得发散角优于1 mrad的近平行光束X射线光源.这种准单色、极小发散度和均匀角分布的X射线光源可应用于高分辨X射线成像诊断.     

高分辨率双频激光回馈的位移测量方法

在分析双频激光回馈测量原理的基础上,提出了一种基于双频激光回馈原理的高精度位移测量方法,研究了双频激光回馈的基本现象并给出了理论依据,进一步在回馈光学系统基础上,对两路正交的光回馈条纹,利用电路进行细分处理:即5细分和4倍频电路相结合,细分产生的计数脉冲最后送入单片机进行计算及显示.采用可编程逻辑器件FPGA和单片机设计信号处理电路,利用FPGA实现4倍频细分,利用电阻链细分实现5细分.全部电路通过逻辑、时序仿真,验证了本方法的可行性.目前此系统可满足高精度位移测量的要求.     

猫眼腔激光器的横模变换与频率分裂

为了产生多种激光横模,以前的系统相对比较复杂,而且一般只能产生基横模和低阶横模,很难产生高阶横模,同时也很难观察到模竞争中一个频率抑制另一个频率的变化过程。基于猫眼谐振腔激光器和频率分裂技术,提出了一种新型的激光原理综合实验系统。该系统利用猫眼逆向器作为He-Ne激光器的一个腔镜,通过调节猫眼逆向器中两镜片间距可输出包括基横模、低阶横模、高阶横模在内的十余种典型横模,并可完成纵模、偏振、出光带宽等多种激光基本特性的实验。同时在基横模状态下,利用谐振腔内加入的石英晶体片可实现激光频率分裂及其频差调节。在此基础上又可实现完整的模竞争过程的观察。     

基于猫眼谐振腔激光器的激光基本特性综合实验系统

基于猫眼谐振腔结构的He-Ne激光器,设计了激光基本特性综合实验系统. 使用该系统可以同时实现激光基横模与高阶横模观察、纵模观察、频率分裂及模竞争实验的演示.     

Nd:YAG微片激光力传感器横截面上的频差分布

针对谐振腔内含有圆盘形应力双折射元件的平平腔Nd:YAG微片激光力传感器,依据较成熟的光弹性理论,研究了对径加力情况下整个腔内应力双折射圆盘横截面上各点对应的激光频差分布特性,并给出了相应的激光频差计算公式.激光频差的实验测量结果与数值模拟结果基本一致.本研究为大幅提高其传感灵敏度提供可能,也为计算激光照射位置偏离圆盘圆心(或其他目标)时的传感灵敏度及误差提供依据,为发展基于腔内应力双折射效应及不同激光照射位置的新型小加力、大频差可调谐双频激光器开辟了新途径.     

LD泵浦Nd∶YAG微片激光器异常强度噪声研究

针对实验中发现LD泵浦Nd∶YAG微片激光器的三类异常强度噪声,其强度波动幅度达20%~30%,严重影响了系统的稳定性,从理论和实验上对这三类强度噪声的特性进行了研究,包括外部光回馈引入的功率波动,LD异常噪声向固体激光器的传递,端泵浦偏离引起的模式耦合等。就各类噪声来源分别提出了相应的消除方法,抑制了微片Nd∶YAG激光器输出功率噪声,改善了激光输出特性,满足了频差精密测量的需要。