为了实现非接触式高温测量,本文基于多光谱辐射测温理论,采用多路光电探测器,设计了多光谱快响应测温系统。 对测量装置的测量原理、系统结构、系统标定等进行了阐述和分析。 接着利用标准钨灯对装置进行了光谱响应系数标定,并通过标准辐射源进行了温度测量的实验验证,验证了测量装置用于高温测量的准确性。

为了解决高能激光总能量测量中所面临的抗激光损伤能力问题, 设计了一种新型旋转式全吸收激光能量计, 具有测量不确定度低、系统结构简单、环境适应性强等诸多优点, 尤其在长时间出光的强激光能量测量中具有独特优势。光线追迹软件数值模拟结果表明激光辐照过程中能量逃逸率小于0.3%。利用有限元软件, 模拟计算了连续激光辐照下能量吸收体的温度场分布和最高温升情况, 给出了热吸收体最高温升与旋转速度的关系, 分析了测温探测器安装深度对温度传感器测温曲线的影响。该旋转式能量计完全可以满足数十兆焦耳激光能量测量要求, 也为更高能量的激光参数测试提供了一种全新的技术手段。

提出了基于能量沉积的γ辐射对光纤折射率的影响分析方法，计算了光纤的色散变量随光纤的V参数、折射率变化，开展了γ辐射对光纤色散影响的测量实验，得到了光纤的色散系数随辐射剂量变化数据。实验及理论计算结果表明：(1) 光纤的色散系数随γ辐射剂量的增加而增大，在一定的剂量(0~500 Gy)范围内，光纤色散增加量呈逐渐饱和趋势；(2) γ辐射导致光纤折射率发生变化，从而引起材料色散的变化，辐射效应中的电子密度增大是折射率改变的主要因素；(3) 辐射感生损耗引起的信号幅度降低要比辐射感生色散引起的脉冲展宽明显，对于暴露在核辐射环境中的长距离光纤，其脉冲信号产生的畸变是两者同时存在并共同作用的结果。

针对环形光刀取样式高能激光光强分布测量系统的要求, 研制了以圆弧反射面环形光刀架构的光取样器, 实现了对激光束的在线取样测量。光取样器的取样光刀外形设计为环形光刀, 可对取样光束进行周向扩展, 满足半数以上探测器接收取样空间光信号的要求; 取样光刀反射面设计为圆弧形, 可对取样光束进行切向扩展, 使其在增大衰减倍率的同时降低系统对光的难度。通过光取样器具体设计参数的计算, 获得了满足探测单元与反射光束耦合孔径角要求的参数设计范围。实验表明, 研制的光取样器可有效用于大面积高能激光束的在线测量。

开展了光纤波导中的电磁场传输理论分析，得到了光纤折射率变化对波导中电磁场分布的影响规律，建立了块状融石英材料及光纤光栅在60Co γ辐射作用下折射率变化的测量系统，开展了折射率随辐射剂量变化及光纤模场测量实验。结果表明: 光纤的折射率随γ辐射剂量的增加而增大，折射率的变化会引起波导中传输模式的场强分布变化，从而导致光纤的辐射感生波导损耗; 在一定的辐射剂量范围(0～2000 Gy)内，光纤仍满足弱导边界条件，能够维持对传输模式的约束能力。

提出一种基于光纤阵列的激光光斑时空分布测量方法，采用在多层石英平板上制作V型槽并层叠石英光纤阵列的方法，获得了具有较高抗激光损伤能力和空间分辨力的光纤阵列取样器，实现了激光光斑的空间分布取样。给出了光纤阵列的取样原理、取样器结构和大倍数光强衰减的设计。实验结果表明：光纤阵列抗激光损伤能力优于10 kW/cm2(50 s)，系统空间分辨力优于3 mm，测量误差小于3%。(State Key Laboratory of Laser Interaction with Matter, Northwest Institute of Nuclear Technology, Xi’an 710024, China)Abstract:Key words:

基于光电导探测原理，分析了影响室温光导型InSb探测器在中红外激光功率参数测量中的因素，得到了材料掺杂数密度、环境温度对探测器暗电阻、光谱响应率和光谱探测率的影响规律；开展了探测器在强激光辐照下的热效应理论模拟和实验研究，模拟分析了探测器在激光辐照下的动态响应特性。结果表明：针对测量系统中所使用的探测器，在激光功率密度小于4 W/cm2时，激光热效应对测量结果的影响可忽略；研制了相应的恒流源驱动电路，实现了中红外高能激光功率参数的探测。

受激布里渊散射(SBS)是光纤中一种非常重要的非线性效应，并且其阈值较低，在光纤中极易产生，造成光纤系统中作为信号载体的入射光的能量损耗，并且其后向散射光有可能对光源造成损害，从而限制进入光纤功率及系统的传输距离。从受激布里渊散射的基本原理出发，分析讨论了受激布里渊散射阈值与光源调制频率、光源线宽、光纤长度及损耗系数的关系。设计并搭建了实验系统，实际测量得到了19.5 km的G.653光纤受激布里渊散射阈值，实验结果与理论计算吻合。

文章介绍了光纤通信系统中的受激布里渊散射(SBS)、四波混频(FWM)效应和自相位调制(SPM)效应这几种重要的非线性效应，分析了其产生机理及在实际应用中对系统性能的影响。从几种非线性效应的基本原理出发，采用理论分析与模拟计算相结合的方法，研究了影响几种非线性效应的主要因素，并给出了相应的抑制消除方法。

介绍了光纤的损耗机制和γ射线对光纤的辐射效应, 设计了针对脉冲γ射线作用于光纤而产生辐射感生损耗的实验测量系统。利用平均光子能量为0.3 MeV、脉冲宽度25 ns、剂量率2.03×107 Gy·s-1, 和平均光子能量为1.0 MeV、脉冲宽度25 ns、剂量率5.32×109 Gy·s-1的2种脉冲γ射线分别作用于多模和单模光纤, 分别采用波长为405, 660, 850, 1 310和1 550 nm的激光光纤传输系统对辐射感生损耗进行了测量。获得了光纤辐射感生损耗和辐射剂量的关系, 并对实验结果进行分析。从实验结果可以看出：在近红外到可见光范围内, 脉冲γ射线对光纤作用产生的辐射感生损耗随探测波长减小而增大；在0.1~3.5 Gy剂量范围内, 多模光纤辐射感生损耗和辐射剂量呈线性关系。分析辐射对光纤的作用机制和实验结果后得出：光纤基质原子的电子能级对传输光子的共振吸收而造成吸收损耗增加；光纤折射率分布的改变从而导致波导损耗增加。