针对流速传感器大多存在测量量程小、柔性小而无法适应较大量程和复杂曲面的测量问题, 提出了一种宽量程柔性MEMS流速传感器, 结合热损失和热温差的工作原理实现对流速的测量。选取聚酰亚胺(PI)作为柔性衬底材料和铂(Pt)薄膜为热敏材料, 采用金属牺牲层MEMS工艺制造了带空腔的柔性流速传感器芯片, 尺寸为9 mm×7 mm×30 μm。设计了采用双惠斯通电桥的恒温差测控电路。测量结果表明: 制造的柔性MEMS流速传感器的TCR为0.2418%/℃, 实验实现了0~36 m/s的输入风速测量, 在低速、高速段内的灵敏度分别为2和0.295 mV/(m/s)。同时, 测量电路还展现出良好的温度补偿效应。所提出的柔性MEMS流速传感器具有宽量程、测试精度高、灵敏度高和易于实施温度补偿的优点, 有望用于航空航天、**等领域。

为了实现对25μm~1550μm范围云粒子的测量和成像, 采用了光学成像方法, 基于准直光束照射的云粒子在64元探测器上投影切片组合的原理, 研制了机载激光云粒子成像仪。介绍了激光云粒子成像仪各组成部分的功能, 进行了探测单元量化标准、数据获取与处理方法、以及影响云粒子成像准确性的因素等方面的分析。建立了粒子尺寸校准装置, 并采用7种规格的标准圆点进行了校准实验。结果表明, 机载激光云粒子成像仪可探测到云粒子并成像, 实现了粒子的尺寸测量和2维图像显示。

为了实现非视线激光大气散射通信, 根据米氏散射理论, 建立了非视线通信链路模型, 研究了1.06μm激光的大气散射通信技术,分析了激光接收功率、激光发射功率、激光发散角、接收视场、探测器灵敏度、发射机倾角、接收机倾角、大气衰减和通信距离的关系, 并搭建了试验原理系统, 进行了1km距离的散射通信试验, 获得了激光散射信号。结果表明, 在一定的天气条件下, 采用波长为1.06μm的红外激光进行信号传输, 有望实现远距离的大气散射通信。

为了研究低重复频率两级脉冲掺Yb3+光纤放大器,采用脉冲信号驱动的半导体激光器作为种子光源,产生重频100Hz、半峰全宽100ns、能量30nJ的矩形光脉冲。第1级放大采用单模掺Yb3+光纤放大器,双程放大方案有效地抑制了放大自发辐射,放大后的脉冲能量达到了8.2μJ。第2级放大采用纤芯直径15μm的双包层掺Yb3+光纤放大器,大功率多模半导体激光器连续抽运。结果在抽运功率为7.3W时,放大输出脉冲能量达到了242μJ,放大输出半峰全宽压缩为29ns。输出的光束质量较好,为准单模输出。结果表明,该光纤放大器输出脉冲能量高,具有全光纤化、结构简单的特点。

研制了高功率窄线宽光纤放大器。该放大器采用双级放大结构, 其中第一级预放为掺Er3+光纤放大器, 第二级功率放大采用10 m长的Er3+/Yb3+共掺双包层光纤作为增益介质, 抽运源采用两支波长为980 nm的大功率激光二极管。当抽运功率为10.7 W时, 得到放大激光输出功率为1.94 W, 光-光转换效率为17%, 斜率效率20%。采用延迟自外差方法对种子激光器及各级放大器输出的激光线宽进行了测量, 测量结果表明窄线宽激光谱线经过掺Er3+光纤与双包层光纤放大后均有不同程度的明显展宽。分析认为激光线宽展宽的主要原因是由于种子激光器中弛豫振荡或自脉冲的强度波动引起的自相位调制。