MATLAB数值计算辅助光纤光学实验教学

光波导理论是光纤光学实验的指导理论,其内容抽象难懂,学生难以理解不同参数下光波导模式特征。本文应用MATLAB强大的图像处理与数值计算功能,通过编程模拟光波导模式特征图样,提高学生对光波导相关知识的认知水平,指导光纤光学实验教学,并提高教学效率。     

原始数据中束流相关本底的分离

束流相关本底处理的不确定性是在BES/BEPC上进行R值测量的主要误差来源之一,提出从原始数据中分离出束流相关样本的新方法, 并把此样本用于调节强子产生器LUARLW的参数,以减小强子探测效率的系统误差, 提高R值的测量精度.     

R值测量中强子事例选择的改进

强子事例的选择和强子探测效率是在BEPC/BES上进行R值测量的两项主要误差来源. 过去实验只选取等于或者大于2叉的强子事例, 因而0叉和1叉事例的丢失将导致强子事例数和强子探测效率的较大误差. 试图提出在R值测量中选取包含1叉强子事例在内的样本, 这将有助于更合理地调节强子事例产生器LUARLW的参数, 减小强子探测效率和R值测量的系统误差.     

基于自外差探测的多光纤光栅远程传感系统

提出并实验证明了一种基于自外差探测和波长扫描技术的光纤布拉格光栅远距离传感系统。该系统将远程光纤光栅阵列的反射信号光与本地参考光进行差频探测,并通过声光调制器对探测光的频移及脉冲进行调制,有效地提高了系统的探测灵敏度和传感距离。在没有放大的情况下,在171km的探测距离处,光纤光栅传感器的反射布拉格波长信号的信噪比达到33dB。该系统可以准确地绘制出远端光纤光栅阵列的反射谱,实验结果显示两个光纤光栅的布拉格波长与温度均成良好的线性关系,且传感灵敏度为11pm/℃。     

FBG振动频率传感器的设计

光纤布拉格光栅(FBG)传感器作为最新型的无源传感器,一问世便被广泛地运用到各行各业并取得了巨大的成功。为了测试FBG测量振动频率的性能,我们在实验室搭建了实验装置,选择了边沿滤波法作为整个传感装置的解调方法,还设计了周期性振动的加载方式对光栅模拟振动,并对反射光强光电转换后的数字信号进行快速傅里叶变换(FFT),由此得出外部振动加载的频率。实验结果表明该FBG振动传感系统在测量周期性振动频率时,在低频段误差较大,高频段尤其1000Hz以上的测量误差较小,有效地实现了在实验误差允许范围内对振动频率的测量。     

大学物理学专业课程思政的融合——以《光学》课程思政教学为例

“课程思政”是高等教育紧跟新时代提出的过程育人、全员育人的新要求。《光学》是高等教育物理学专业学生的必修课程之一,如何将光学课程的专业知识与课程思政相融合实现过程育人和全员育人是本课程面临的新的挑战与机遇。教师应当充分思考和挖掘光学知识内容相关的思政元素,并结合光学教学的特点,将这些思政元素与光学教学相融合,在传授光学专业知识的同时辅以思政教育,在润物细无声中实现知识传授与价值观培养的全员育人的目的。本文以光学课程为载体,依据课程的特点对光学发展过程和光学课程内容中蕴含的思政内容进行了深入挖掘。主要从光学中蕴含的辩证唯物思想、科学探索精神、民族自豪感的案例出发,并运用现代教学方法对这些思政元素内容进行重新塑造,最后在教学过程中进行初步的探索与实践。     

低能区强耦合常数的测量

强耦合常数,α_s(s)是量子色动力学最重要的参数. 基于BES的R值测量结果, 分别利用精确到3圈和4圈的微扰QCD的计算, 测定了α_s(s)在2.0—3.7GeV能量范围的数值, 并推断了α_s(s)演化到Z⁰能标下的值α_s(M_z). 同时对在未来实验中R值测量精度的提高对α_s(s)的不确定性的减小作了定量的预言.     

新教学体系下普通物理实验交叉教学模式的探讨

本文对分别执行传统教学体系和新教学体系实施教学的三个不同年级的教学效果进行比较和分析,发现实验交叉教学模式,既可以促使实验教师打破陈规、加强沟通.使所有实验项目的教学要求趋近,利于实现实验考核公平,又可以促进实验教师全面掌握每学期实验课程中的所有实验项目,提升自身业务水平,适应新的教学体系,以获得更佳的教学效果.     

波长扫描型布里渊光时域反射仪

布里渊光时域反射仪(BOTDR)是一种具有广泛应用前景的分布式光纤传感器。对于特定的入射波长,自发布里渊散射光的布里渊频移与温度和应变成线性关系,通过测量光纤沿线布里渊频移分布可实现温度或应变的分布式传感。布里渊功率谱扫描是BOTDR获取布里渊频移的常用手段,已有光频差扫描与电频扫描两种方式。基于布里渊频移对波长的依赖性,提出一种波长扫描型BOTDR。采用可调谐激光器作为光源,通过扫描入射光波长,来获取布里渊功率谱,该方法兼具光频差扫描与电频扫描的优点。实验证明了该方法的可行性,对23.4km光纤进行测量,实现了5m的空间分辨率与2.2℃的温度测量精度。     

金属丝切变模量测量实验中扭转角度和摆长影响的研究

通过测定扭摆在不同摆长和不同扭转角度下金属丝的切变模量和长方体铁块的转动惯量,研究了扭转角度和摆长对实验结果的影响,结果表明,摆长和扭转角度大于某一数值时,可以保证较好的实验测量精度和合理的实验时间。