1 中国空气动力研究与发展中心 结冰与防除冰重点实验室, 四川 绵阳 621000
2 华中科技大学 材料学院 材料成形与模具技术国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
获取低温结冰风洞试验中模型表面的冰形三维数据, 有利于分析结冰对模型气动力特性的影响, 为优化模型的防除冰设计提供依据。由于低温结冰风洞现场的低温环境, 现有视觉测量法的核心部件难以稳定工作, 而且试验结束后, 风洞现场温度将升高, 有效测量时间短, 因此冰形测量面临巨大挑战。为此, 设计了一种热平衡与外部保温相复合的低温防护系统, 保证设备内核心器件工作在适宜的温度; 提出了一种投影加速与低温防护相复合的冰形快速三维测量方法, 通过光源和微镜的配合共同完成两个阶段曝光实现灰度复合, 减少测量时单次投影图像的总周期数, 从而提升整体测量效率。实验结果证明, 可实现-20℃低温环境下冰形的稳定快速三维测量。
光学测量 面结构光 冰形测量 单幅图像三维重建 optical measurement structured light ice shape measurement single image 3D reconstruction
北京工业大学 机械工程与应用电子技术学院, 北京 100124
为了解决服务机器人小型关节整机性能测量手段缺乏以及测量项目单一的问题,根据小型关节的特点研制了服务机器人小型关节综合性能测试机, 实现了对小型关节传动精度、电参数和机械特性的测量。测试机由精密机械系统、测控硬件系统和测控软件系统组成。测试机主机采用卧式结构, 设计了专用夹具, 在保证测量精度的同时满足了不同型号关节的测量要求; 开发的测试软件不仅能满足小型关节多个性能指标的综合测量, 还能对测量进行分析。实际测试结果表明, 测试机运行稳定, 精度符合设计要求, 重复性测量偏差小于3%, 覆盖小型关节型号范围广, 能实现自动化精密测量。测试机的研制为建立面向服务机器人小型关节的全局质量评价体系提供了手段。
机器人 小型关节 传动精度 电力参数 反启动转矩 动态测试机 robot small-size electro-mechanical actuator transmission accuracy electric power parameter reverse pull-in torque dynamic testing machine
1 中国科学院国家授时中心 时间频率基准重点实验室, 西安 710600
2 中国科学院大学 天文与空间科学学院, 北京 100049
3 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海, 200062
报道了自主研制的面向Li原子D1线频率测量应用的掺铒飞秒光纤光学频率梳,包括飞秒激光源, 频率探测及控制单元, 光谱展宽及拍频单元.光纤光梳系统中飞秒激光光源是一套基于非线性偏振旋转锁模机制的掺铒飞秒光纤激光器, 重复频率为196.5 MHz, 中心波长为1 572 nm.利用f-2f法探测载波包络相移频率, 获得信噪比约为40 dB的信号(分辨率带宽300 kHz).改变飞秒激光光源泵浦控制载波包络相移频率、频率稳定度是3.74×10-18/τ1/2; 通过电光晶体和压电陶瓷改变飞秒激光光源腔长来控制重复频率frep、频率稳定度是1.75×10-13/τ1/2.利用高非线性光纤和倍频晶体将光纤光梳直接输出光谱由1 520~1 607 nm扩展到671 nm, 获得了单模功率为208 nW的光信号.与671 nm单频激光拍频产生约为60 dB(分辨率带宽1 Hz)信号, 满足Li原子D1线频率测量实验的需求.
光学频率梳 锁模激光器 掺铒光纤 光谱扩展 频率测量 Optical frequency comb Mode-locked laser Erbium-doped fiber Spectral broaden Frenquency measurement
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Time and Frequency Primary Standards, National Time Service Center, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710600, China
2 School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We demonstrate a proposal for making an ultrastable laser referenced to a multi-cavity, enabling a lower thermal noise limit due to the averaging effect. In comparison with a single-cavity system, relative frequency instability of the synthesized laser can be improved by a factor of the square root of the cavity number. We perform an experiment to simulate a two-cavity system with two independent ultrastable lasers. Experimental results show that the relative frequency instability (Allan deviation) of the synthesized laser is 5 × 10 16, improved by a factor of √2 from a single-cavity-stabilized laser.
140.4780 Optical resonators 120.4820 Optical systems 140.3518 Lasers, frequency modulated Chinese Optics Letters
2018, 16(12): 121403
陕西科技大学 材料科学与工程学院, 陕西 西安 710021
采用高温熔融-冷却法制备了一系列Dy3+掺杂的B2O3-ZnO-Na2O-Al2O3发光玻璃, 通过红外光谱、紫外-可见-近红外光谱和荧光光谱等研究了其结构及发光特性。分析表明: 制备的发光玻璃中出现基质组分的结构特征峰及Dy3+的能级跃迁特征峰。在350 nm波长光激发下, 样品的发光强度、黄蓝发射峰比、荧光寿命、色坐标及色温等均随Dy3+浓度的变化发生明显的可调节变化。样品的荧光发射强度随Dy3+浓度的增加呈现先增大后减小的变化, 当Dy3+掺杂摩尔分数为 1.0%时, 发光强度最大。此外, 随着Dy3+掺杂浓度的增大, 发光玻璃的荧光寿命及发射光谱的色度坐标值、色温都呈现递减的趋势。这表明通过基质组分及掺杂元素的调节可以使得该硼酸盐体系发光玻璃获得高效可调节的光功能从而得到广泛应用。
Dy3+掺杂 硼酸盐玻璃 发光玻璃 浓度猝灭 荧光寿命 Dy3+ doped borate glass luminescent glass concentration quenching fluorescent lifetime
大连理工大学机械工程学院精密与特种加工教育部重点实验室, 辽宁 大连 116024
分别对厚度为1.0，1.5，2.0 mm的不锈钢-碳钢层合板进行激光弯曲试验。采用金相显微镜、电子探针和扫描电镜能谱仪对激光弯折区的元素扩散现象进行分析；采用纳米压痕试验测得过渡层附近的纳米硬度及弹性模量分布，对过渡层处纳米硬度、弹性模量和屈服强度的变化进行了分析。结果表明，弯折区过渡层处元素沿板厚方向连续稳定扩散，Fe、Ni、Cr元素扩散范围相近，1.0，1.5，2.0 mm厚层合板的过渡层厚度分别增加了2.5，3.5，3.0 μm。元素扩散促进了过渡层的冶金结合，保证了层合板过渡层的材料性能。
激光技术 激光弯曲 层合板 过渡层 元素扩散 材料性能
1 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471000
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
3 西北工业大学 理学院, 陕西省光信息技术重点实验室, 西安 710072
全息波导显示系统中输出光栅的衍射效率、位置和长度对整个显示系统的光强输出均匀性及能量利用率有重要的影响.通常输出光强均匀性由输出光栅的衍射效率决定, 能量利用率受多重光栅的位置和长度影响.本文以中心视场光束的输出光强均匀为目的, 对相应输出光栅衍射效率的位置分布进行优化与曲线拟合, 得到输出光栅衍射效率随输出位置连续递增的分布曲线, 并应用到所有视场光束.计算结果表明, 相比于传统阶梯状衍射效率分布输出光栅, 全息波导显示系统中采用具有连续衍射效率分布输出光栅时的光强输出均匀性得到明显提升.针对部分衍射光束未能进入出瞳的现象, 提出错位优化法, 按照出瞳大小和使用距离优化各重输出光栅的位置和尺寸, 减小了光栅的无效衍射区域, 提高了出瞳范围内的能量利用率.
导波光学 准直显示 光栅优化 全息波导 多重光栅 输出均匀性 输出效率 Waveguide optics Collimating display Optimization of gratings Holographic waveguide Multiple gratings Output uniformity Output efficiency
陕西科技大学 材料科学与工程学院, 陕西 西安 710021
采用化学沉淀法制备了一系列Eu3+掺杂的羟基磷灰石样品, 并在不同温度下对样品进行了烧结。使用X射线衍射、红外光谱以及荧光光谱等对样品的结构及发光特性进行了研究。分析表明, 烧结对Eu掺杂羟基磷灰石的结构及结晶度产生了影响。在394 nm激发下, 样品出现Eu的特征发射, 掺杂摩尔分数一定时, 随烧结温度增加, 样品的荧光发光强度先增大后减小, 在500 ℃达到峰值。其荧光寿命随烧结温度的升高而延长。此外, 样品中电偶极跃迁与磁偶极跃迁强度之比(IR∶IO)也随烧结温度的增加先增大后减小。分析表明, 烧结温度的改变通过晶体结构对样品的荧光特性以及掺杂取代位置产生了影响。
羟基磷灰石 铕掺杂 烧结温度 荧光寿命 hydroxyapatite europium doping calcination temperature fluorescent lifetime
陕西科技大学 材料科学与工程学院, 陕西 西安 710021
在室温下采用化学沉淀法制备了铽掺杂的羟基磷灰石(Tb-HAP), 通过X射线衍射分析(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和荧光光谱(PL)等对其结构和荧光性能进行了表征分析。XRD和FT-IR测试表明, Tb3+的掺杂对羟基磷灰石的结构没有显著影响。荧光光谱分析表明: 在545 nm波长监测下, 测得的最佳激发波长为378 nm。样品的发光强度随Tb3+在样品中的掺杂摩尔分数先增大后减小, 在8%时发光最强。此外, Tb-HAP样品的荧光寿命随着Tb3+掺杂摩尔分数的增加呈现减小的趋势。
羟基磷灰石 化学沉淀法 铽离子 荧光性能 hydroxyapatite chemical deposition terbium ions luminescent properties
西北工业大学 理学院 陕西省光信息技术重点实验室，陕西 西安 710072
对于全息波导显示系统，为获得连续的输出光瞳而引入的半透半反膜，会在波导中形成阶跃形光强分布，与阶跃形强度分布相匹配的输出光栅衍射效率须为阶跃形分布，这样才能获得均匀的衍射输出强度。为保证衍射角带宽内所有光线均有较佳的输出强度均匀性，提出了一种连续递增的衍射效率分布光栅模型。建立了基于对阶跃形衍射效率分布的分段加权平均和二次曲线拟合的优化计算模型，计算得到了衍射效率分布曲线，并由衍射效率分布曲线计算得到衍射角带宽内不同视场光束的输出光强分布。结果表明，输出光强位置均匀性最小为524%，出瞳内角度均匀性达到849%。随着分束膜层数的增加，波导阶跃形光强差将会减小，可获得更好的输出强度均匀性。
全息波导显示 图像均匀性 出瞳连续 衍射效率分布 分束膜 holographic waveguide display image uniformity continuous exit pupil diffraction efficiency distribution beam splitter
