1 长春新产业光电技术有限公司,吉林 长春 130103
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
设计了一种稳定的单纵模273 nm深紫外激光器。采用输出功率为3.5 W、π偏振方向的444 nm激光二极管(LD)与σ偏振方向的441 nm LD的偏振合光作为泵浦源,端面泵浦长度为7 mm的Pr3+∶LiYF4晶体,同时使用长度为5 mm的β-BaB2O4(BBO)晶体进行腔内倍频,利用法布里-珀罗(F-P)标准具进行单纵模的选取。当LD输出总功率为6240 mW时,可获得功率为32 mW的单纵模273 nm深紫外激光稳定输出。测量结果表明:光谱线宽小于80 fm,1 h均方根(RMS)功率稳定性优于1%。本研究方案在光生物学、半导体检测等领域具有较高的应用价值。
激光器 深紫外激光器 单纵模 Pr3+∶LiYF4晶体 法布里-珀罗标准具 中国激光
2023, 50(23): 2301006
杨靖 1,2,3韩於利 1,2,3薛向辉 1,2,3陈廷娣 1,2,3[ ... ]孙东松 1,2,3
1 中国科学技术大学 地球和空间科学学院,安徽 合肥 230026
2 中国科学院近地空间环境重点实验室,安徽 合肥 230026
3 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站,安徽 亳州 233527
4 北京遥测技术研究所,北京 100076
准确的风场数据对于平流层飞艇实现长时间驻空任务有着重要的安全保障作用。针对20 km高度处空气稀薄的特点,为实现平流层飞艇航行环境的风场探测需求,设计了波长为532 nm的直接探测多普勒光纤激光风速仪。使用双通道法布里-珀罗标准具为鉴频器和波长可调谐的脉冲光纤激光器,完成了系统的结构设计。系统参考了相干测风激光雷达的光路设计,采用收发合置的望远镜设计方案,无探测盲区,接收视场角较小,提高了全天探测的性能。利用液晶相位延迟器的光束偏振特性可实现光路探测方向的控制。以最小的风速探测误差为标准,通过仿真分析选取了法布里-珀罗标准具的各项参数,并对系统的风场探测性能进行了分析。仿真过程中,激光器的平均功率为500 mW,积分时间为10 s,距离分辨率为100 m,分析结果表明,风速误差在500 m探测距离内小于1 m/s,计算得出的风向误差在风速大于10 m/s的情况下,其风向精度优于5°。
平流层飞艇 激光风速仪 法布里-珀罗标准具 液晶相位延迟器 stratospheric airships laser wind velocimetry Fabry-Perot etalon liquid crystal variable retarder 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220642
1 中国科学技术大学 地球和空间科学学院,安徽 合肥 230026
2 中国科学院近地空间环境重点实验室,安徽 合肥 230026
3 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站,安徽 亳州 233527
4 北京遥测技术研究所,北京 100076
星载测风激光雷达可以提供全球范围高实时性、高精度、高分辨率的大气风场信息,已经被认为是解决全球化风场观测的最佳手段。我国也在积极开展星载多普勒测风激光雷达相关研究工作。针对400 km高度的卫星轨道,设计并研制了一套多普勒直接测风激光雷达光学接收机,结合双边缘检测原理和星载平台相关技术参数,对Fabry-Perot标准具的主要参数进行设计。为了满足星载平台对稳定性和小型化的需求,接收机中主要光学元件之间采用分子粘接方式紧密连接。整个光学接收机集成在450 mm×300 mm×80 mm密闭箱体中,内部光学元件采用倒插方式沉入接收机壳体的凹槽内,整体结构稳定可靠,集成度高。通过改变激光波长的方式扫描Fabry-Perot标准具的透过率曲线,对所研制的接收机进行了性能测试。并由透过率曲线的实测参数对接收机的测风性能进行仿真,仿真结果显示在30 km处的最大风速误差为2.94 m/s。并进一步分析了接收机带宽增宽对测风精度的影响,分析结果显示带宽偏差为0.43 pm时,会引起1 m/s的风速误差增量。
星载激光雷达 法布里-珀罗标准具 多普勒测风 双边缘检测 spaceborne lidar Fabry-Perot etalon Doppler wind measurement dual edge detection 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210831
1 长春理工大学光电工程学院光学工程系,吉林 长春 130022
2 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
提出一种反射型法布里-珀罗(FP)标准具和微环谐振腔级联的温度传感器。该温度传感器由光纤反射镜、FP标准具和微环谐振腔构成。利用强度探测的方法,仿真计算和实验验证表明,温度传感器具有较高的灵敏度和较低的探测极限。将宽带光源和滤波器组合作为实验的输入光源,反射型FP标准具起到滤波的作用,温度传感元件是微环谐振腔。仿真计算得出该温度传感器的灵敏度为2.1406 dB/℃。实验结果表明,该温度传感器的灵敏度为1.9434 dB/℃,探测极限为0.01 ℃。
传感器 光纤反射镜 法布里-珀罗标准具 微环谐振腔 强度探测 灵敏度 探测极限 光学学报
2022, 42(23): 2328002
红外与激光工程
2022, 51(4): 20210230
1 长春新产业光电技术有限公司,吉林 长春 130103
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
设计了一种使用两个不同波长的蓝光激光二极管合束抽运的261 nm单纵模紫外激光器。激光器腔型结构为V型。单纵模的选取使用法布里-珀罗(F-P)标准具。将波长分别为444 nm和469 nm、最大抽运功率分别为1.4 W和1.5 W的蓝光激光二极管各一支作为抽运源。将尺寸为3 mm×3 mm×5 mm、掺杂浓度(质量分数)为0.5%的掺镨氟化钇锂晶体作为增益介质。将I类相位匹配的偏硼酸钡(BBO)晶体用作倍频晶体。优化谐振腔参数并调整两个法布里-珀罗标准具的参数,当注入功率为2500 mW时,获得了最大连续功率为110 mW的单纵模261 nm紫外激光输出。
激光器 单纵模 紫外激光器 偏硼酸钡晶体 法布里-珀罗标准具
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所), 江苏 南京 210042
3 中国科学院大学, 北京100049
用于天文高分辨光谱波长定标的法布里-珀罗标准具(FPE)具有宽波长覆盖与密集透过峰序列的光谱,有望实现比传统定标源更高的波长定标精度。然而FPE透过峰波长是未知的,这为定标带来了挑战。本研究在不借助额外精密测量设备(如傅里叶变换光谱仪)情况下,使用天文高分辨光谱仪常规定标源钍氩灯(ThAr)为FPE提供波长信息,再利用FPE密集的透过峰序列以及电介质反射膜穿透深度与波长关系的平滑性质,修正波长信息中的误差,得到FPE透过峰精确的波长并完成波长定标。在兴隆2.16 m望远镜高分辨光纤光谱仪上的定标测试显示,FPE的波长定标精度达到0.053 pm,相比单独使用ThAr的波长定标精度(0.290 pm)有显著的提高。
测量 光谱仪 波长定标 法布里-珀罗标准具 视向速度 天文光学
中国计量大学光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
空气隙法布里-珀罗(F-P)标准具是一种常见的光无源器件,其作为滤波器广泛应用于光通信、光电测量和光传感领域。根据经典干涉理论,F-P标准具的光谱为周期出现的洛伦兹峰。但在对F-P标准具透射谱的校准与拟合过程中,发现其透射峰存在左右不对称以及展宽现象,导致使用经典洛伦兹公式的拟合误差较大。通过分析透射峰不对称度和展宽间的关系,并考虑光纤准直器的发散角以及F-P标准具的装配误差因素,提出了一种基于传统F-P干涉理论并融合发散角与入射偏角的多峰叠加拟合公式。使F-P透射谱的拟合方差提高到0.008、重合精度为0.9998, 与基于洛伦兹线型的拟合结果相比提高了近15倍。该研究提供了一种对光纤空气隙F-P标准具透射谱精确拟合的方法,并对其设计以及装配工艺有着重要的指导意义。
测量 光纤空气隙法布里-珀罗标准具 多峰拟合 偏度 光谱展宽