采用BCB平整技术的高速850 nm垂直面发射激光器

垂直腔面发射激光器因其具有低阈值、低功耗、可实现高速调制等优势,广泛地应用于光通信和光互连等领域。寄生电容是影响激光器的调制带宽的主要因素之一。本文通过采用低k值的苯并环丁烯（BCB）平整技术有效地降低了垂直腔面发射激光器的寄生电容。详细研究了BCB平整技术的最优工艺参数,为未来高速垂直腔面发射激光器的制造技术提供参考。低k值BCB平整垂直腔面发射激光器在7 μm氧化孔径下3 dB小信号调制带宽可达15.2 GHz。     

高速太赫兹探测器

太赫兹(terahertz,THz)技术在高速空间通信、外差探测、生物医学、无损检测和国家安全等领域具有广阔的应用前景.能响应1 GHz调制速率以上THz光的高速THz探测器是快速成像、THz高速空间通信、超快光谱学应用技术和THz外差探测等领域的核心器件.传统的THz热探测器难以实现高速工作,而基于半导体的THz探测器在理论上可实现高速工作.光导天线具有超快的响应速度,可实现常温和宽谱探测;肖特基势垒二极管混频器、超导-绝缘体-超导混频器和超导热电子混频器具有转换效率高、噪声低等优点,可用于高速THz空间外差和直接探测;基于高迁移率二维电子气的天线耦合场效应晶体管灵敏度高、阻抗低,可实现常温高速THz探测;THz量子阱探测器是一种基于子带间跃迁原理的单极器件,非常适合高频和高速探测应用,亚波长金属微腔耦合机理可显著提高器件的工作温度及光子吸收效率.本文对上述几种高速THz探测器进行了综述并分析了各种探测器的优缺点.     

一种针对高速小目标的偏航角测算方法

射弹偏航角是影响电磁轨道发射装置发射精度的关键参数,为实时、高精度测量射弹偏航角,提升电磁轨道发射装置发射精度,基于双目视觉原理提出一种无需目标速度的射弹偏航角测算方法。利用高速射弹轨迹图像,通过构建像机线性成像模型解算高速射弹图像坐标,实现目标偏航角的测量。分析了光学系统参数对测量精度的影响,理论误差约为14.5 μrad。偏航角测量实验结果表明该方法能够实时、准确测算射弹偏航角,测算量偏差平均值为0.58 mrad。     

基于多视场拼接的飞机偏心定位距精确测量

针对某型飞机飞行试验中,无法采用常规机载影像测量方法精确计算飞机滑跑过程偏心定位距的问题,设计了一套基于地面多像机视场拼接的影像测量方案。通过在跑道边多点交错布设高速像机阵列,组成高速像机测量控制网,实现飞机滑跑过程影像的全覆盖;采用多摄像机交会接力测量以及数据拼接的方式,实现飞机偏心定位距的测量。实验仿真结果表明,采用该方案偏心定位距最大测量误差不大于3 cm,满足飞行试验精度要求。     

激光陀螺读出信号高速采集系统

介绍了激光陀螺（RLG）读出信号高速采集系统的设计和实现方案。该系统包括板卡和相应的应用软件,提供两路最高60MHz采样频率、14位精度的数据采集通道,能够同时对RLG两路光强拍频信号进行高速高精度数据采集,为RLG特性分析提供重要依据。该系统通过上位机软件控制板卡的工作状态、设置和切换采样模式。板卡利用FPGA接收计算机指令并协调控制模数转换器、SDRAM和USB接口芯片,完成RLG输出拍频信号的采集、缓存和传输。FP—GA设计中结合了硬件逻辑高速灵活的优点和NIOSⅡ软核处理器在控制方面的优势。SDRAM完成海量数据缓存,USB接口芯片工作在SlaveFIFO模式下,实现板卡与计算机的通信。实验证明该系统工作稳定,在RLG测试和性能分析中具有很好的实用性。     

激光珩磨专用机床的运动控制研究

 以发动机气缸/活塞环摩擦副为具体研究对象,研制了一种新型激光珩磨设备。由于发动机汽缸套载重大,且形状不规则,故设备采用激光头既旋转又直线运动的运动方案。该设备在移动轴和转轴中分别安装有高精度光栅尺和高精度增量旋转编码器以提高运动控制系统的精度。为了使微凹腔沿圆周均匀分布,采用了小数分频原理,能够实现任意小数分频。通过对运动控制卡与自制的调Q控制卡的软件编程,实现了运动控制系统与激光系统的协同控制,用以在气缸表面加工出特定的微观形貌。加工方法采用的是“单脉冲同点间隔多次”的激光微加工新方法。利用该方法能够方便地加工出微观或宏观的形貌且能显著地减少激光加工所带来的负面热效应。     

偏振态的高速实时测量方法的研究

偏振态的测量在光通信领域有着重要的作用,因此越来越受到人们的关注。在分析现有方案的基础上,推导出了新的斯托克斯计算公式,以此公式为依据提出了一种能对高速变化的偏振态进行实时测量的新方案,并对可能产生的误差因素进行了分析。给出了制作实用化测量模块所要达到的器件要求和制作工艺。     

基于EtherCAT总线的串联型分布式数据采集系统设计

针对海洋工程实验室现场数据采集过程中,数据量大、测点分散、实时性要求高、数据种类不一致的问题,设计了一种基于实时工业以太网EtherCAT总线的串联式数据采集系统。从整体结构、工作原理、主站软件和从站软硬件方面详细介绍了系统的方案设计。在实验水池中,通过采集实际波浪信号对数据采集系统进行了测试。结果表明,系统性能稳定,精度高,实时性好,为分布式数据采集监控系统的研究提供了应用和技术上的参考。     

基于生产者/消费者设计模式的应力波信息采集系统的设计

以LabVIEW14.0为虚拟仪器软件开发平台,采用生产者/消费者设计模式的控制策略、技术数据管理流(TDMS)二进制文件储存策略和SQL数据库及事件结构相结合的实时更新策略,设计了集实时信息采集、储存、显示等功能于一体的应力波采集系统;3种控制策略相结合,解决了传统顺序结构设计模式下程序循环周期长、执行效率低的问题,而且解决了实时采集过程中数据的快速、大容量储存问题,实现了采集过程中采集参数的实时更新;实验结果表明该应力波采集系统具有响应速度快、执行效率高等优点。     

基于InP的全光高速相机的理论和实验研究

为了评估基于瞬态光栅的全光高速相机系统中激发光强与图像信号之间的对应关系,验证基于磷化铟（InP）建立该相机的可行性。针对InP材料从理论上分析了从光子入射激发载流子,到载流子影响折射率,再到折射率影响衍射效率过程中各物理量值之间的关系;并建立了基于衍射光收集的图像探测系统获取InP内部的瞬态光栅分布图像。理论结果给出了针对InP材料的激发光强与载流子浓度的关系,探针激光为 1064 nm时载流子浓度与折射率之间的关系,以及瞬态光栅为矩形光栅时折射率与衍射效率之间的关系,特别指出在基于InP和1064 nm探针激光的高速相机系统中,若时间分辨为1 ps量级,对于532 nm激发光,系统的灵敏度为1.3105 Wcm-2量级。实验结果证明了基于InP和1064 nm探针光可以建立全光高速相机系统,并根据所获得图像得出系统的空间分辨好于5.04 lp/mm。