Non-classical neutron beams for fundamental and solid state research

The curious dual nature of the neutron, sometimes a particle, sometimes a wave, is wonderfully manifested in the various non-local interference and quantum contextuality effects observed in neutron interferometry. Non-classical states may become useful for novel fundamental and solid state research. Here we discuss unavoidable quantum losses as they appear in neutron phase-echo and spin rotation experiments and we show how entanglement effects in a single particle system demonstrate quantum contextuality. In all cases of interactions, parasitic beams are produced which cannot be recombined completely with the original beam. This means that a complete reconstruction of the original state would, in principle, be impossible which causes a kind of intrinsic irreversibility. Even small interaction potentials can have huge effects when they are applied in quantum Zeno-like experiments. Recently, it has been shown that an entanglement between external and internal degrees of freedom exists even in single particle systems. This contextuality phenomenon also shows that a quantum system carries much more information than usually extracted. The path towards advanced neutron quantum optics will be discussed.      

均匀光纤Bragg光栅局部横向受力特性研究

对均匀光纤Bragg光栅(FBG)局部横向受力特性进行了理论和实验研究.采用传输矩阵法分析了FBG其中一段横向受力时的反射光谱变化,并且建立了相应的数学模型.研究表明,当FBG局部横向受力时,受压长度对反射光谱无影响,反射光谱分裂点的波长与横向作用力呈线性正比关系并具有周期性,分裂点反射率与受力位置的关系为近似双曲正切关系. 关键词： 光纤Bragg光栅 传输矩阵法 局部横向受力 分裂点     

600 kV波形可调快前沿脉冲源的研制

介绍了一种波形可调的高电压快前沿脉冲源。该脉冲源由Marx发生器、脉冲成型组件、主开关、匹配负载、分流电阻、串联电感等部件构成。各部件自成一体,呈模块化分布。以Marx发生器作为初级储能,通过调节发生器输出端分流电阻、串联电感及脉冲成型组件等模块,可以输出包括双指数波和方波在内的5种脉冲波形。输出脉冲幅值在200~600 kV范围内可调,最小脉冲前沿可达2 ns。     

多模干涉器的精确计算及弱限制下的损耗分析

对多模干涉器的模场传播常数和光场分布进行了精确计算,并与解析近似计算结果进行了比较,发现在弱限制条件下出现输出光能量降低的真正原因：一方面是波导支持的导模数量较少,导致高频成分丢失,自映像质量下降,形成大的弥散斑,造成输出耦合损失;另一方面是由于高频辐射模直接辐射带走了一部分能量。该分析结果纠正了传统的模糊观念。     

法布里-珀罗气辉干涉成像仪的大气温度测量原理

讨论了法布里-珀罗干涉成像仪（FPI）对夜气辉的系统响应,更为明确地描述了建立该干涉系统数学模型的方法和结果。在此基础上阐述了利用FPI对热层大气温度进行测量的原理,并且通过分析稳频He-Ne激光器的干涉图对系统的传输函数进行了求解,对不同波长下系统传输函数的转换进行了讨论。干涉图的分析结果表明：该解析模型以及波长转换方法能够很好地表示干涉成像系统。另外对系统传输函数在实际气辉测量中的应用、系统的温度漂移以及误差估计也进行了简要讨论。     

光学移相干涉仪抗振系统的鲁棒μ控制器设计

将结构奇异值μ综合鲁棒控制技术应用于主动抗振控制系统中,并用于解决光学移相干涉仪抗振系统的不确定性问题.采用小波分析方法将随机振动信号进行时频分析后得到低频全局信息,随后运用μ综合D-K迭代法设计鲁棒μ控制器对低频振动进行抑制.该方法克服了由模型自身和外部干扰所引起的不确定性,使得控制系统能够有效地抑制抗振模型的不确定性和外部振动的干扰,同时也具有很高的控制准确度和灵敏度.仿真结果表明,该方法使光学移相干涉仪在外部振动的干扰下具有较好的鲁棒稳定性和控制准确度,同时也能较好地抑制低频振动.     

应力长周期光纤光栅透射谱中旁瓣的抑制

提出一种优化应力长周期光纤光栅的实验方法.利用自行研制的机械结构,通过点接触施力写制应力长周期光纤光栅,并通过压力板V-M型形变实现优化MLPFG传输谱的n维调节,有效抑制了应力长周期光纤光栅传输谱中的旁瓣.当损耗峰LP05损耗强度为9.0 dB时,边模抑制比大于8.6 dB;同时,提出并实现了一种通过空气薄层形成的等厚干涉条纹来监测光纤上力分布的光学方法,从而为传输谱的优化提供有效参量.     

Analysis of the fringes visibility generated by a lateral cyclic shear interferometer in the retrieval of the three-dimensional surface information of an object

We report the evaluation of the topography of an object with projected fringes generated with a lateral cyclic shear interferometer (CSI) and we then compare the topography recovery obtained with the proposed method with the one obtained from a coordinate measuring machine (CMM). We also study how the fringes visibility along the z axis affects the retrieval. Finally, we discuss the advantages and drawbacks of this profilometry system.     

一种可重构型相移光纤光栅传感系统

为了实现对相移型光纤光栅传感器回波光谱中相移幅度、位置的精确控制,提出了一种利用机械微应变控制相移光纤光栅传感器的方法。该方法采用千分尺螺杆、应变梁、相移型光纤光栅、解调仪等组成。通过千分尺螺杆完成微应变控制,由梁将应变传递给PSFBG,从而使回波光谱变化,最终,构建光谱偏移量与微位移Δy的函数模型。通过应力加载实验,结果显示拉伸与压缩可以使PSFBG产生正相移和负相移,相移拟合曲线是线性的,综合拟合斜率为0.9914。该系统可通过梁弯曲微应变实现对相移的连续调谐,相移的大小可通过改变负载位移实现线性控制。该方法简单、精度高、控制范围大且无源,具有一定的应用价值。     

软体操作器结构设计及植入式光纤传感方法

为解决微创手术软体机器人的形状实时监测问题,将刻有三个光纤布拉格光栅的单根光纤植入软体操作器中,利用其研究柔性硅胶软体操作器光纤传感和三维形状重构方法。进行了软体操作器的结构设计及模型建立,并对光纤光栅波长漂移量和软体操作器弯曲曲率之间的关系进行了理论分析;通过实验验证了软体操作器结构设计及其模型建立的有效性,测试了软体操作器不同弯曲状态下三个FBG传感器的反射谱特征及其变化规律;通过分析三个FBG传感器的中心波长漂移量,利用线性插值算法计算出软体操作器在不同弯曲状态下的曲率等参数,并结合曲线拟合方法实现软体操作器的三维形状重构。实验结果表明:植入式光纤光栅传感方法可以实现硅胶软体手术操作器的三维形状传感,在微创外科手术领域具有广阔的应用前景。