强激光与粒子束
2023, 35(10): 104006
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
3 西北核技术研究所,西安 710024
为提高X射线探测器的标定精度,在荧光X射线源的基础上,提出在荧光X射线出射通道设置滤光片的方法提高X射线纯度。通过蒙特卡罗建立仿真模型,分析了辐射体发生K层光电效应的概率与原子序数的关系,并得到荧光强度和纯度随滤光片厚度的变化曲线。在大气环境下,采用硅漂移半导体探测器测试了荧光X射线源的能谱分布和光子流量,分析X射线管管电压对光子流量和荧光纯度的影响。在辐射体材料为铜,滤光片(镍)厚度为0 μm、10 μm和30 μm时,测得的荧光X射线纯度分别为75.61%、85.38%和84.25%,光子流量分别为3425 phs/s、2023 phs/s和1192 phs/s,确认了滤光片厚度对荧光X射线纯度和强度的影响,为解决荧光X射线光源单色性不足难以对X射线探测器进行高精度标定的问题提供了方向。
荧光X射线源 滤光片 探测器标定 fluorescent X-ray source filter calibration of detector 强激光与粒子束
2023, 35(9): 091007
1 海军工程大学兵器工程学院,湖北 武汉 430033
2 中国人民解放军91388部队,广东 湛江 524002
3 中国人民解放军92578部队,北京 100161
分布反馈式光纤激光器水听器体积小、灵敏度高,便于复用成阵和布放回收,成为光纤水听器领域重要的一种技术路径。本文对分布反馈式光纤激光水听器国内外研究的探头封装结构及应用进行了综述,根据封装结构的特点,重点介绍了弯曲梁式、侧面压迫式、轴向拉压式三种主要的封装结构及其阵列应用。对国内外主要研究机构的研究指标进行分析,对比了分布反馈式光纤激光水听器不同封装结构的优缺点,并对分布反馈式光纤激光水听器阵列后续的技术发展进行了展望。
光纤光学 探头封装 分布反馈式光纤 光纤激光水听器 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0100002
1 海军工程大学兵器工程学院,湖北 武汉 430033
2 中国人民解放军91388部队,广东 湛江 524002
3 中国人民解放军92578部队,北京 100161
为了探究膜片封装光纤激光水听器中光纤激光器产生弯曲振动的机理,首先基于梁的横向振动理论建立了光纤激光器弯曲振动模型,之后根据实际的封装结构进行了有限元仿真,分析了光纤激光器的固有频率与光纤激光水听器频响之间的定量关系,最后批量封装了光纤激光水听器,进行实验验证。仿真及实验结果表明:光纤激光器两端采用一体化硬固定方式易使光纤激光器发生弯曲振动;当光纤激光器的一阶固有频率落在工作频段内时,在谐振峰附近,光纤激光器的中心波长发生非均匀漂移,此时在远离谐振峰的频段内,水听器频响的平均值约为-135 dB,谐振峰值约为-125 dB。本研究为光纤激光水听器封装工艺的后续改进提供了参考。
光纤光学 膜片封装结构 弯曲振动 光纤激光水听器 预应力
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310007, China
2 Institute of Microelectronics, Chinese Academic Society, Beijing 100029, China
3 Key Laboratory of 3D Micro/Nano Fabrication and Characterization of Zhejiang Province, School of Engineering, Westlake University, Hangzhou 310007, China
4 Institute of Advanced Technology, Westlake Institute for Advanced Study, Hangzhou 310023, China
As a promising spectral window for optical communication and sensing, it is of great significance to realize on-chip devices at the 2 µm waveband. The development of the 2 µm silicon photonic platform mainly depends on the performance of passive devices. In this work, the passive devices were fabricated in the silicon photonic multi-project wafer process. The designed micro-ring resonator with a 0.6 µm wide silicon ridge waveguide based on a 220 nm silicon-on-insulator platform achieves a high intrinsic quality factor of . The propagation loss is calculated as 1.62 dB/cm. In addition, the waveguide crossing, multimode interferometer, and Mach–Zehnder interferometer were demonstrated at 2 µm with good performances.
silicon photonics integrated photonics grating coupler multimode interferometer waveguide crossing Chinese Optics Letters
2021, 19(7): 071301
1 中国人民解放军92578部队, 北京 100161
2 海军工程大学兵器工程学院, 湖北 武汉 430033
为研究声压传递函数的谐振频率对分布反馈式光纤激光水听器频响特性的影响,研制一种聚氨酯端面拉伸式增敏结构的光纤激光水听器。基于电声类比理论建立了声压传递函数模型,仿真分析水听器各结构、材料参数与水听器声压传递函数的关系,制作水听器原型样品并进行了实验研究。实验测得,该结构水听器在10~2000 Hz 频率范围内的平均声压灵敏度为-142.8 dB,波动幅度小于±1.5 dB,且谐振频率出现在3150 Hz附近,与仿真分析结果吻合较好,表明光纤激光水听器的声压灵敏度频响特性可有效预测以及精细优化,这对于应用于小型水下作战平台的小尺寸阵元的研制具有重要指导意义。
传感器 光纤激光水听器 声压灵敏度 增敏 谐振频率 中国激光
2019, 46(10): 1010004
海军工程大学兵器工程系, 湖北 武汉 430033
针对分布反馈式(DFB)光纤激光水听器的加速度响应影响声压信号探测的问题,研制了一种聚氨酯端面增敏结构的DFB光纤激光水听器。建立了该结构水听器的加速度灵敏度理论模型,理论分析了套筒结构与水听器的加速度灵敏度的关系,仿真分析了水听器两端聚氨酯的弹性模量、泊松比以及高度的差异与其加速度灵敏度的关系,实现了对水听器各结构以及材料参数的优化,并制作了水听器原型样品与拖曳线列样阵,分别开展了加速度灵敏度测试和湖上动态拖曳实验研究。实验结果表明,该结构水听器在20~2000 Hz频率范围内的加速度灵敏度在各频点均小于1.2 dB,与理论分析结果较为吻合,在动态拖曳过程中的变速运动阶段也能对目标形成较高信噪比的稳定波束指向。水听器的抗加速度性能得到了有效预测以及实验验证。
传感器 DFB光纤激光 水听器 加速度灵敏度 对称化设计 拖曳线列阵
1 清华大学 工程物理系,北京 100084
2 西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室,陕西 西安 710024
开展了轻气炮加载条件下材料动力学微观响应测量的实验研究。基于脉冲宽度约25 ns的商业化闪光X射线源,采用积分式记录设备,建立了轻气炮加载条件下的实时X射线衍射诊断系统。介绍了实时X射线衍射测量原理及系统,讨论了由于冲击过程持续时间短,且闪光源输出X射线脉冲时具有延时和抖动,X射线脉冲与冲击波到达样品被探测区域难以同步的问题。最后,提出了采用精细的多层靶结构设计和纳秒响应的压电探针实现探测X射线脉冲和冲击波精确同步的方法,并获得了轻气炮加载下LiF晶体峰值压缩状态的实时X射线衍射图像。实验结果显示: 加载压力为2.33 GPa时,LiF晶体的晶格形变量为1.73%。该实验技术为开展轻气炮加载下材料微观特性研究提供了一种有效技术途径。
实时X射线衍射测量 材料动力学 微观响应 晶格形变 轻气炮加载 real-time X-ray diffraction kinetics of material microscopic response lattice deformation gas-gun loading 光学 精密工程
2017, 25(11): 2829
1 清华大学 工程物理系, 北京 100084
2 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室(西北核技术研究所), 西安 710024
为实现材料在冲击加载下微观动力学响应测量, 基于小型闪光X射线源开展衍射成像系统设计.利用直流X光机及高纯锗探测器实现系统衍射光路的精确调节, 克服了闪光X射线瞬时强度高及连续辐射本底强导致的衍射角度确定困难, 并采用Scandiflash AB公司TD-450S和成像板建立了衍射成像系统.应用该系统在冲击加载实验中获得了LiF单晶单脉冲的Mo-Kα线静态及动态衍射图像.该闪光X射线衍射系统时间分辨率可达25 ns, 为冲击压缩实验中材料瞬时结构变化测量提供了新的实验方法.
X射线衍射 闪光X射线 冲击压缩实验 LiF单晶 微观响应 X-ray Diffraction Flash X-ray Shock compression experiments LiF single crystal Microscopic response 光子学报
2017, 46(12): 1211004