基于荧光共聚焦技术熔石英亚表层损伤检测方法

熔石英光学材料是一种高新技术产品,在现代各领域的应用越来越广泛,特别是航天航空等领域具有大量应用需求。由于其产品的制造难度较大,因此其成品质量的高低就成为人们最为关注的问题,其中尤以亚表层损伤的问题至关重要。论述了几种常用的亚表层损伤检测方法和原理,分析了其优缺点。在此基础上说明了使用荧光共聚焦显微技术来检测光学元件亚表层损伤的可行性和准确性。使用共聚焦激光扫描显微镜对熔石英玻璃试件的亚表层损伤进行了检测实验。对比了角度抛光法所得到的两种荧光量子点亚表层损伤深度,可以明确在一定的加工条件下亚表层损伤的分布情况。使用图像处理软件Image-Pro Plus 6.0分析了亚表层损伤的分布图像及分布密度,定量的给出了亚表层损伤的基本规律。     

掺铈石英闪烁光纤的伽马传感特性研究

提出了基于溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备掺铈石英闪烁光纤,将其作为辐射传感头,搭建了对伽马辐射敏感的光纤传感系统。通过改变溶胶-凝胶中铈元素掺杂浓度,分别拉制出Ce与Si的摩尔分数分别为0.14%和0.22%的闪烁石英光纤。利用137Cs伽马辐射源,研究了闪烁光纤涂覆层、铈元素掺杂浓度及闪烁光纤长度等参量对辐射传感特性的影响。     

切向空气流速度对玻璃纤维增强树脂基复合材料激光烧蚀热的影响

烧蚀热可用于材料抗激光加固性能表征和材料的激光加工效率描述。实验研究了亚音速表面切向空气气流速度和激光功率密度对玻璃纤维/树脂复合材料烧蚀热的影响规律,结果表明,相同气流速度下,烧蚀热在100~500 W/cm2激光功率密度范围内先迅速降低然后趋于稳定,转折点约位于200 W/cm2;相同激光作用下,功率密度较低时,烧蚀热随着气流速度提升而变大,功率密度高于一定值(约200 W/cm2)后,烧蚀热随气流速度提升而降低。分析认为材料内部扩散、热解气体燃烧、残碳氧化放热、辐射能量损失、气流剥蚀等多个因素的竞争是激光能量利用效率变化的原因。     

用于CARS激发源的全光纤窄线宽皮秒脉冲种子源的研究

进行了窄线宽、低重复频率和无色散管理的全光纤皮秒脉冲种子源的研究。数值仿真分析了腔内脉冲的演化过程,研究了腔长和光纤光栅带宽对脉冲稳定性和脉冲宽度的影响。搭建实验系统,对腔长和抽运功率的影响进行了实验研究,在腔长为24.1 m时,成功产生86 ps的稳定光脉冲,其线宽为0.04 nm,重复频率为4.3 MHz。当将此脉冲放大用于相干反射托克斯拉曼散射(CARS)光谱探测,理论光谱分辨率可达0.3 cm-1。     

百瓦级全光纤线偏振激光振荡器

报道了一种全光纤结构的高消光比(PER)线偏振激光振荡器。该光纤激光振荡器的谐振腔由一段双包层掺镱保偏光纤和一对与增益光纤匹配的光栅组成。弯曲损耗使快轴方向上的偏振模和高阶模受到抑制,实现了消光比优于15 d B的线偏振激光输出。最高输出功率为93.2 W,中心波长为1080 nm,光谱半峰全宽(FWHM)约为1.2 nm。增加抽运功率有望进一步提升功率。     

电磁搅拌作用下激光熔池电磁场、温度场和流场的数值模拟

建立了描述电磁搅拌辅助激光熔凝过程的电磁场和流场的三维数学模型,采用有限元和有限体积结合的方法实现激光熔池中电磁场与温度场及流场的耦合模拟分析,研究了电磁场对激光熔池流场与温度场的影响。结果表明,电磁力在水平面上呈周向分布,切向电磁力的大小从熔池边缘到中心递减;在旋转磁场的作用下,熔池内温度略有降低,温度梯度减小;熔池内液体趋向旋转运动,速度场分布与电磁力相似;熔池纵向环流增加,使熔池内的熔体对流加剧,有利于传热,加快冷却;激励电流大小对电磁场和熔池流场有明显影响。为激光加工提供理论参考。     

高Q值光学微球腔的温度系数研究

光学微球谐振腔由于其具有超高的Q值及极小的模式体积等优点,在高灵敏度传感和光通信等方面得到了广泛的研究。测试了未封装和封装后微球腔谐振波长随温度的变化,实验结果表明随温度增大,谐振波长线性红移,且线性度高。二者温度系数不同,未封装时为25.6 pm/℃,封装后为4.4 pm/℃,主要原因为紫外胶的负热光系数所致。理论分析了紫外胶的热光效应,通过控制紫外胶厚度可以改变光在紫外胶中的比例,从而调节温度系数。当光在紫外胶中比例为0.1135时,温度系数变为0,可以抑制温度漂移,实现了温度补偿;该比例继续增大,温度灵敏度提高。低温漂、高灵敏度、微型化拓宽了回音壁模式(WGM)传感器的应用潜力。     

多波长水汽探测激光雷达回波仿真及误差分析

大气水汽含量随海拔升高急剧减小,为准确获得水汽浓度随高度的分布,设计多波长发射水汽探测星载距离分辨差分吸收激光雷达(DIAL)。选取波长相差较小,水汽吸收截面不同的4个发射波长:其中3个吸收截面较大的波长作为信号光束,第4个吸收截面较小的波长作为参考光束,分3组对不同海拔高度处的水汽浓度进行分段探测。对4个发射波长的回波信号进行了仿真模拟,为验证其水汽探测能力,在白天和夜晚对3组波长水汽浓度探测的相对误差进行分析讨论。结果表明,在相对误差小于20%的情况下,该多发射波长星载距离分辨差分吸收激光雷达系统可以实现白天对流层(小于12 km)、夜晚平流层底以下(小于15 km)水汽浓度的探测。理论上初步证实了该多波长星载距离分辨差分吸收激光雷达能全天时精确地探测对流层水汽浓度分布。     

LED扩展光源等光强的光学设计方法

LED是一种新型的光源,具有传统光源无法比拟的优点。目前,LED应用于路灯、汽车灯等许多地方,但是这些设计主要是针对照度分布的光学研究,对光强的设计涉及得较少,尤其是大功率LED扩展光源。文章提出了一种对于LED扩展光源等光强的自由曲面设计方法。首先根据二维光学扩展量守恒,计算出出射宽度L,然后根据光强与照度关系推导出三维补偿系数,弥补了二维设计下的用旋转轴对称的所产生的误差。用Matlab软件逐步计算设计,把生成点导入建模软件中得出实际模型,经光学软件经仿真后,观察目标面的结果,发现光强均匀性达到82%,效率也超过95%。     

北京工业大学光学工程、物理学博士后科研流动站招聘博士后启事

北京工业大学激光工程研究院以服务国家重大需求为宗旨,以科技创新和高层次人才培养为核心目标,于2000年5月在原国家产学研激光技术中心基础上组建而成。拥有光学工程国家一级重点学科、光学北京市重点学科,光学工程、物理学一级学科博士学位授予权和博士后