1 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
3 中国计量科学研究院, 北京 100029
4 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏苏州 215123
激光干涉仪在引力波发现中起着关键作用, 标准量子极限是干涉仪灵敏度进一步提高的主要障碍, 压缩态光场注入是超越标准量子极限的重要手段。分析了压缩态光场的主要特点, 讨论了压缩态光场的产生机制, 介绍了压缩态光场技术在超越标准量子极限中的应用。
引力波 激光干涉仪 标准量子极限 压缩态光场技术 gravitational wave laser interferometer standard quantum limit squeezing light techniques
1 北京理工大学 光电学院 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
2 中国计量科学研究院 长度所 长度量子实验室, 北京 100029
激光会聚铬原子沉积实验所需时间可长达几十分钟至几个小时, 实验过程中要求激光频率的波动小于5MHz, 感生荧光稳频技术能够解决原子沉积实验中激光频率漂移的问题。为了保证激光频率的长时间稳定性, 对稳频系统的误差信号随激光功率及原子炉温度的变化情况进行了研究。结果显示, 在光强为8mW, 原子炉温度为1923K时, 激光频率的长期漂移可抑制到最小, 在200分钟内的频率波动仅有±0.6MHz。同时, 重复实验的结果也表明稳频系统具有很好的稳定性, 从而为原子沉积技术提供了保障, 并提高了沉积实验的重复性。
激光稳频 感生荧光 原子光刻 laser frequency stabilization laser induced fluorescence atom lithography
1 北京师范大学 天文系, 北京 100875
2 中国科学院 高能物理研究所, 北京 100049
3 中国计量科学研究院, 北京 100029
4 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
5 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
激光干涉仪在引力波发现中起着关键作用,光量子噪声是干涉仪灵敏度进一步提高的主要障碍。详细分析了光量子噪声中霰弹噪声和辐射压力噪声产生的机制和主要特点,讨论了标准量子极限,扼要介绍了信号循环、压缩光场等标准量子极限突破技术。
引力波 激光干涉仪 霰弹噪声 辐射压力噪声 标准量子极限 gravitational wave laser interferometer shot noise radiation pressure noise standard quantum limit
1 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，武汉 430074
2 武汉大学 电气工程学院，武汉 430072
3 国网新疆电力公司电力科学研究院，乌鲁木齐 830011
4 中国电力科学研究院，武汉 430074
本文研究了基于光纤布里渊散射的光纤复合架空地线(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire，OPGW)覆冰识别技术，在热力学理论推导的基础上，使用Comsol Multiphysics 软件对导线温度分布进行有限元仿真分析，最终得出覆冰区段较非覆冰区对环境温度变化迟滞的结论，并根据一段时间内缆线温度变化识别出输电线路覆冰状况。基于研究结果，本文在布里渊时域反射计的基础上设计了一套基于光纤布里渊散射原理的分布式光纤覆冰识别系统，解决传统监测系统电源不足、电磁干扰等问题，并在昭通挂网运行，监测范围达到75 km，温度监测精度达到±2 ℃。
光纤布里渊散射 布里渊时域反射计 分布式光纤传感 有限元仿真 覆冰识别 fiber Brillouin scattering Brillouin optical time domain reflectometer distributed optical fiber sensing finite element simulation ice-coating identification
1 北京师范大学 天文系, 北京 100875
2 中国科学院 高能物理研究所, 北京 100049
3 中国计量科学研究院, 北京 100029
4 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
5 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
引力波是爱因斯坦广义相对论的重要预言,引力波探测是当代物理学最重要的前沿领域之一。以引力波探测为基础的引力波天文学是一门新兴的交叉科学,是对传统电磁辐射天文学的巨大拓展与补充。作为一种大型的精密光学仪器并作为引力波天文学研究的关键设备,激光干涉仪引力波探测器已在世界各地蓬勃发展起来,开辟了引力波探测的新时代。给出了激光干涉仪引力波探侧器的工作原理和基本光学结构,讨论了主要的性能参数,分析了光学镜的结构特点及测量方法。
引力波 激光 干涉仪 光学结构 gravitational wave laser interferometer optical structure
1 中国计量科学研究院， 北京 100013
2 中国兵器装备研究院， 北京 100089
在Cr原子沉积研究中，为了实现Cr原子的激光冷却与汇聚，必须将激光频率锁定在52Cr的425.55 nm7S3→7P04跃迁谱线上。鉴于Cr是高熔点金属，实验中设计并制造了一种通孔型的Cr氦空心阴极放电装置，采用放电溅射的方式制备了Cr原子蒸气，并应用偏振光谱稳频技术实现了激光稳频。该技术简化了实验装置，提高了实验效率。在不需要任何调制器件和锁相放大器的条件下，实验得到了高信号背景比的色散型信号。该信号被用作误差信号，将一台倍频钛宝石激光器的频率锁定在52Cr的7S3→7P04跃迁谱线上。锁定时间大于1 h，激光的频率波动小于±295 kHz。实验表明，该技术适用于高熔点金属的稳频。
激光技术 稳频 空心阴极放电 偏振光谱 中国激光
2011, 38(10): 1015001
介绍了刀口法测温原理。在自主研制的铬原子光刻系统上，利用稳定到52Cr的7S3→7P04跃迁上的真空波长为425.5 nm的激光，对高温原子炉喷射的铬原子束进行了一维多普勒冷却准直。设计搭建了刀口法测温实验装置，对激光多普勒冷却准直效果进行了定量评价。在激光功率为45 mW，失谐量为-2.5 MHz，光斑大小为1 mm×20 mm的条件下，观察到了明显的冷却现象。在此基础上采用刀口法测温，测得激光冷却后铬原子束角分布的半峰全宽为(0.616±0.007) mrad，横向温度为(418±10) μK。这些结果为优化调整铬原子束激光冷却准直实验提供了依据。
测量 原子光刻 激光多普勒冷却 刀口测温法 角分布 横向温度
1 中国计量科学研究院, 北京 100013
2 中国兵器装备研究院, 北京 100089
3 华北光电技术研究所, 北京 100015
激光二极管(LD)抽运Nd:YAG激光器在精密加工领域得到了广泛的应用。介绍了一种结构简单的用于Al2O3陶瓷片微细钻孔的LD侧面抽运Nd:YAG声光调Q激光器。通过优化谐振腔型提高了光束质量, 在用于Al2O3陶瓷片表面加工微细孔时有效减小了孔的锥度。分析了谐振腔的设计思路, 给出了谐振腔的具体结构。实验表明激光器在10 kHz重复频率时, 基模输出平均功率超过20 W, 脉冲宽度约为200 ns, 双方向光束质量M2因子值均小于1.5。
激光器 基模 陶瓷片 微细钻孔 锥度
随着纳米研究和纳米加工技术的发展，国际上越来越重视对纳米测量的有效性和溯源性。国际计量局（BIPM）尺度计量长度工作组（CCL-WGDM）长度咨询委员会先后提出并组织了5次纳米标准样板（NANO1~NANO5）的国际比对。NANO5比对是由丹麦基础计量技术研究院（DFM）主导的。该比对是从2005年1月开始，历时1年多结束。标准样板在12个国家计量研究院所间相互循环校准，形成三个有序的环。主导实验室DFM对比对数据进行了处理，其结果已于2008年7月底公布。比对结果证明中国计量科学研究院的纳米光栅测量装置与国际同行保持同等水平。
纳米计量 溯源 光栅衍射 二维光栅 国际比对 校准 激光与光电子学进展
2010, 47(11): 110501
