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MEMS加速度计二阶非线性补偿方法研究

传感技术学报 2017年第3期30卷 418-424页

作者：王一焕李杰刘一鸣兰洋李文豪中北大学电子测试技术重点实验室太原030051

微惯性集成测量组合(MIMU)中的惯性传感器,陀螺仪和加速度计的标定补偿研究大多集中在安装误差角补偿和一阶线性常数的计算上,对二阶非线性系数的测量、计算研究的不多不深。通过分析含二次非线性系数的加速度计输出模型,提出一种补偿... 详细信息

微惯性集成测量组合(MIMU)中的惯性传感器,陀螺仪和加速度计的标定补偿研究大多集中在安装误差角补偿和一阶线性常数的计算上,对二阶非线性系数的测量、计算研究的不多不深。通过分析含二次非线性系数的加速度计输出模型,提出一种补偿二次非线性系数的方法,并进行了完善的理论分析和试验。最终通过计算能有效补偿MIMU的输出精度,为后续的导航信息解算奠定了基础,具有重要的工程应用价值。

关键词： MIMU 标定二阶非线性系数误差补偿

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静电悬浮加速度计的地面重力倾角标定方法

宇航学报 2011年第3期32卷 688-696页

作者：薛大同中国空间技术研究院兰州物理研究所兰州730000

静电悬浮加速度计是重力场测量卫星上的主要载荷之一,其传感头(飞行件)需要在环境试验前后进行地面重力倾角标定。由于敏感轴之间的耦合机理不同于传统加速度计,所用的模型方程亦有所差别;由于失准角远大于量程范围内的重力倾角,无法采... 详细信息

静电悬浮加速度计是重力场测量卫星上的主要载荷之一,其传感头(飞行件)需要在环境试验前后进行地面重力倾角标定。由于敏感轴之间的耦合机理不同于传统加速度计,所用的模型方程亦有所差别;由于失准角远大于量程范围内的重力倾角,无法采用传统的静态标定法确定模型方程各参数。必须采取技术措施使得三阶非线性系数可以忽略,才能在专用摆台上用动态标定法大致判断标度因数和检验成对加速度计模型方程各参数的一致性,用电模拟法得到二阶非线性系数。对动态标定法,提出了防止频谱泄漏和幅度谱中压低噪声干扰幅度的措施。对电模拟法,用实例给出了具体实施方案和效果。

关键词：卫星重力测量静电悬浮加速度计地面标定标度因数二阶非线性系数

搅拌摩擦加工CNTs/Al复合材料超声非线性评价

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焊接学报 2017年第11期38卷 87-92页

作者：李秋锋李建慧卢超王善林罗更生谭建平南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063 中南大学机电工程学院长沙410083

采用搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料,针对产生的微观碳纳米管团聚缺陷,提出运用非线性超声检测方法对其进行无损评价.根据非线性波动理论,采用二阶弹性常数作为非线性测量参数,并结合带通滤波技术设计了非线性超声检测试... 详细信息

采用搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料,针对产生的微观碳纳米管团聚缺陷,提出运用非线性超声检测方法对其进行无损评价.根据非线性波动理论,采用二阶弹性常数作为非线性测量参数,并结合带通滤波技术设计了非线性超声检测试验系统,通过测量碳纳米管团聚程度不一样的复合材料的二阶非线性系数,得到随着碳纳米管团聚程度的加剧,二阶非线性系数呈递增趋势.结果表明,证明采用非线性超声检测方法有望对微观碳纳米管团聚缺陷实现有效评价.

关键词：碳纳米管增强铝基复合材料非线性超声检测二阶非线性系数团聚缺陷

X,Y,Z切石英晶体Maker条纹理论和实验对比

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光学技术 2020年第5期46卷 597-602页

作者：耿山楠曹建军钱维莹高淑梅江南大学理学院江苏无锡214122 江苏省轻工光电工程技术研究中心江苏无锡214122

理论上给出了一种计算任意厚度、不同切向石英晶体Maker条纹的方法。通过晶体坐标系和实验室坐标系的对应关系,计算出X,Y,Z三种切向石英晶体的有效二阶非线性系数,从而得到它们的Maker条纹。结果表明X切石英晶体为第一类Maker条纹,而Y切... 详细信息

理论上给出了一种计算任意厚度、不同切向石英晶体Maker条纹的方法。通过晶体坐标系和实验室坐标系的对应关系,计算出X,Y,Z三种切向石英晶体的有效二阶非线性系数,从而得到它们的Maker条纹。结果表明X切石英晶体为第一类Maker条纹,而Y切和Z切石英晶体为第二类Maker条纹。实验上使用波长为800 nm的飞秒激光为光源,分别测量了入射角-60°到60°范围内,相同厚度三种切向石英晶体的Maker条纹。实验测量和理论计算的Maker条纹结果基本一致。根据实验测量X,Y,Z切石英晶体Maker条纹的最大值计算出的二阶非线性系数分别为0.3875pm/V、0.2969pm/V、0.2946 pm/V和0.3268pm/V。

关键词：倍频石英晶体 Maker条纹二阶非线性系数

电场作用下热极化四孔光纤偏振光传输特性研究

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光通信技术 2019年第9期43卷 48-52页

作者：陈振宜王水莲陈娜刘书朋郝强达上海大学上海先进通信与数据科学研究院

由于热极化将破坏光纤熔石英材料的中心反演对称性,使其产生二阶光学非线性效应或线性电光效应。设计一种四孔光纤,采用载流子模型,通过有限元计算方法,分析四孔光纤的热极化过程,制备出了热极化四孔光纤,并研究了电场对其偏振光传输特... 详细信息

由于热极化将破坏光纤熔石英材料的中心反演对称性,使其产生二阶光学非线性效应或线性电光效应。设计一种四孔光纤,采用载流子模型,通过有限元计算方法,分析四孔光纤的热极化过程,制备出了热极化四孔光纤,并研究了电场对其偏振光传输特性的影响。实验测量结果表明:热极化四孔光纤中,偏振光的椭圆率和方位角随电场强度的变化呈近似线性关系。由此获得其二阶非线性系数为0.17pm/V,与数值仿真结果基本一致。

关键词：热极化四孔光纤二阶非线性系数载流子模型偏振光

基于Maker条纹的金膜倍频与铝光栅增强四波混频效应研究

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基于Maker条纹的金膜倍频与铝光栅增强四波混频效应研究

作者：耿山楠江南大学

学位级别：硕士

非线性光学频率转换是扩展激光频率的重要方法。在传统非线性光学技术中,激光需要穿过厚度远大于波长的晶体来实现高效的频率转换。近些年来随着纳米光子学的不断发展,在纳米尺度实现高效的频率转换成为迫切需求。同时,材料的非线性效... 详细信息

非线性光学频率转换是扩展激光频率的重要方法。在传统非线性光学技术中,激光需要穿过厚度远大于波长的晶体来实现高效的频率转换。近些年来随着纳米光子学的不断发展,在纳米尺度实现高效的频率转换成为迫切需求。同时,材料的非线性效应是其重要的基本属性,然而薄膜材料的非线性信号非常弱,如何精确测量薄膜材料的非线性系数成为一个重要问题。测量微弱倍频信号通常采用先测量已知非线性系数的石英晶体Maker条纹,然后以此定标待测材料的倍频光强度。本文系统地研究了 X,Y,Z三种切向石英晶体的Maker条纹,利用该技术定标测量了金薄膜产生的倍频信号,并计算出金膜的表面二阶非线性系数。为了在纳米尺度提高非线性转换效率,本文还研究了金属光栅中表面等离子体增强的四波混频效应。具体研究内容如下:1、理论上给出了一种计算任意厚度、不同切向石英晶体Maker条纹的方法。通过晶体坐标系和实验室坐标系的对应关系,计算出X,Y,Z三种切向石英晶体的有效二阶非线性系数,从而得到它们的Maker条纹。实验上测量了入射角-60度到60度范围内,相同厚度、三种不同切向石英晶体的Maker条纹。实验测量结果与理论高度吻合。根据测量X,Y,Z切石英晶体Maker条纹的最大值,计算出石英晶体的二阶非线性系数分别为0.3875 pm/V、0.2969 pm/V、0.2946 pm/V 和 0.3268pm/V。2、利用石英晶体Maker条纹技术定标测量了金薄膜产生的倍频信号,并计算出金薄膜的表面二阶非线性系数。金薄膜有三个非零的表面二阶非线性系数。由于金薄膜倍频信号非常弱,以往的研究中通常仅测量最强倍频信号下对应的二阶非线性系数,对于另外两个系数的研究较少。本文理论上介绍了金薄膜三个表面二阶非线性系数的计算方法。实验上通过测量X切石英晶体的Maker条纹,对金薄膜产生的倍频信号进行标定。分别测量sp、+s和pp三种偏振状态下金薄膜倍频信号的实际功率,计算出金薄膜表面二阶非线性系数为 χ(2)zzz=5.056×10-15 cm2statvolt-1、χ(2)zxx=3.429×10-14 cm2statvolt-1、χ(2)xxz=1.135×1 0-14 cm2statvolt-1。3、通过激发铝光栅表面等离子体共振(SPR),在纳米尺度有效增强四波混频效应。实验上通过机械剥离DVD-R光盘中的金属层得到铝光栅,测量其反射光谱发现所制备的光栅可以有效激发SPR。将两束同步的飞秒激光入射到铝光栅上产生四波混频效应。实验发现,当泵浦光和信号光对应波长的SPR被激发时,四波混频信号分别增强了 177倍和42倍。实验测量到四波混频光最大功率为25 nW。进一步地,将泵浦光固定在SPR激发角,并将信号光束从1200 nm调谐到1550 nm,获得在539 nm到600 nm之间波长可调并且增强的四波混频信号。本文研究的三种切向石英晶体的Maker条纹和金薄膜表面二阶非线性系数测量方法对于研究薄膜材料的非线性效应有着重要意义。铝光栅表面增强的四波混频为提高薄膜材料非线性效应提供了一种有效途径。

关键词： Maker条纹二阶非线性系数表面等离子体共振四波混频

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新型吲哚类光折变材料的设计与合成

新型吲哚类光折变材料的设计与合成

作者：张娟山东轻工业学院

学位级别：硕士

相对于传统的无机材料而言，近年来新兴的有机全功能型光折变材料越来越受到人们的关注，尤其是在有机器件的应用方面，有机全功能型光折变材料具有无法比拟的优越性和广阔的应用空间。改变有机全功能型光折变材料的分子结构可改善其性... 详细信息

相对于传统的无机材料而言，近年来新兴的有机全功能型光折变材料越来越受到人们的关注，尤其是在有机器件的应用方面，有机全功能型光折变材料具有无法比拟的优越性和广阔的应用空间。改变有机全功能型光折变材料的分子结构可改善其性能，相对于其他材料，有机全功能型光折变材料非线性性能高，易于加工成型，光电性能易于保持，因而有机全功能型光折变材料成为近年来研究的热点。本文主要设计并合成了四种光折变聚合物材料，并对其结构进行了表征，对单体的二阶非线性光学性质和聚合物的热性能进行了研究。（1）以吲哚-3-甲醛或5-甲氧基吲哚-3-甲醛、2-氯乙醇、自制的甲基丙烯酰氯为原料，合成出含吲哚的聚合物单体，并对其合成工艺进行了优化，大大提高了产物的产率，通过红外光谱法，核磁共振氢谱法和核磁共振碳谱法等手段对产物的结构进行了表征。（2）以1-(2-(甲基丙烯酰氧基)乙基)-1H-吲哚-3-甲醛，1-(2-(甲基丙烯酰氧基)乙基)-5-甲氧基-1H-吲哚-3-甲醛两种单体分别与丙烯酸羟乙酯共聚，或自身发生均聚反应，合成出了四种含有吲哚基团的全功能型光折变材料，并对聚合反应的条件进行了探索，通过紫外光谱法，红外光谱分析法，核磁共振氢谱法等表征手段确定了聚合物的结构。（3）利用B3LYP/6-31G*方法对单体的二阶非线性性能进行了计算，得两种单体的二阶非线性系数;通过差示扫描量热法和热重分析法对聚合物的热性能进行了研究，测定四种聚合物的玻璃化温度，并对玻璃化温度与结构的关系进行了探讨。本文的创新之处在于： 1.通过亲核取代反应得到了两种新的吲哚类聚合物单体;将吲哚单体与丙烯酸羟乙酯共聚或自身发生均聚反应得到了吲哚类聚合物。 2.对单体的二阶非线性光学系数进行了计算，并对结构与性能之间的关系进行了分析。

关键词：吲哚单体均聚物共聚物二阶非线性系数

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和频效应光谱的理论模拟

和频效应光谱的理论模拟

作者：李红刚华南理工大学

学位级别：硕士

近年来随着激光技术的迅猛发展,和频效应光谱的应用也越来越广泛,例如和频效应振动光谱已经发展成为一种有效探测工具,在分子水平原位和实时探测界面和表面的分子结构。和频效应已经成为当今国际上活跃的研究领域之一。本文先以一系列... 详细信息

近年来随着激光技术的迅猛发展,和频效应光谱的应用也越来越广泛,例如和频效应振动光谱已经发展成为一种有效探测工具,在分子水平原位和实时探测界面和表面的分子结构。和频效应已经成为当今国际上活跃的研究领域之一。本文先以一系列氨基酸为模型,用密度泛函（DFT）B3LYP/6-31+（d）和从头算RHF/6-311++（d,p）量子化学的方法对所有模型进行充分的几何结构优化,然后用单激发态组态相互作用(CIS/6-311++G（d,p）选用120个激发态计算得到相关数据,再用态求和（SOS）理论计算得到和频效应电子光谱。研究发现（RHF/6-311++G**）水平上优化后计算结果与理论预期和实验结果吻合很好。本论文用偶极长度和偶极速度两种理论形式模拟和频效应光谱。偶极速度计算得到的一系列氨基酸离子的和频效应光谱强度顺序很好的与实验相吻合,而偶极长度形式计算得到的不吻合,表明近似计算这两种形式是不相等的,类似于圆二色光谱的情况,偶极长度形式具有原点敏感性,而偶极速度没有,所以偶极速度形式提供了一种更好的模拟和频效应光谱的方法。根据手性诱导微扰理论进一步研究了光学活性的和频光谱的分子起源,计算了微观描述三个激发态偶极矩μgn,μnm和μmg非共面重要物理量三偶极矩混合积D（m,n）（D（m,n）≡μgn·（μnm×μmg））与激发态m,n的关系,结果显示非手性甘氨酸Gly对各激发态均为零,而手性氨基酸对大多数激发态均不为零,与理论预期吻合,说明手性诱导微扰降低了生色团对称性,改变了波函数从而使三个激发态偶极矩一定非共面。另外,本文还首次从量子化学计算角度证明了手性诱导微扰理论,同时还讨论了手性侧链基团（R）大小对D（m,n）的影响,手性侧链基团越大,D（m,n）越大,和频光谱强度越强,它们的相对强度顺序为异亮氨酸（Ile R=CH（CH3）CH2CH3）＞缬氨酸（ValR=CH（CH3）2）＞丙氨酸（Ala R=CH3）＞甘氨酸（Gly R=H）,与实验结果和动力学耦合模型预测一致,可见和频光谱是一种对分子结构敏感的光谱探针。本文还设计了三个氨基酸分子分别是F-Val,Cl-Val,Br-Val,用RHF/6-311++（d,p）充分优化和CIS/6-311++G（d,p）得到相关数据,基于偶极长度和偶极速度形式得到它们的和频效应电子光谱,与缬氨酸进行和频强度顺序比较,基于速度形式得到的光谱强度顺序为：F-缬氨酸＞缬氨酸＞Cl-缬氨酸＞Br-缬氨酸,证明了键极性越大（推电子或拉电子能力越强）,对发生基团的扰动越强,和频效应信号就越强的理论,于此同时,也证明了对于模拟和频效应光谱,速度形式是一种更有效的方法。计算联萘三个衍生物的和频效应电子光谱,发现电子共轭和强的吸电子基团对和频强度有很大的贡献,同时也使得联萘光谱峰裂变得更明显。

关键词：和频效应电子光谱二阶非线性系数氨基酸

分散红掺杂高T_g聚合物母体的非线性光学性质的研究

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功能高分子学报 1995年第2期8卷 111-116页

作者：王化滨杨春才韩孝族陈天禄景遐斌中国科学院长春应用化学研究所

利用具有非线性光学（ＮＬＯ）活性的分散红（ＤＲＩ）掺杂高玻璃化转变温度的酚酞聚羟基醚（ＰＨＰ）和酚酞－联苯二酚－二氯二苯酮三元共聚物（ＰＰＨＢＰ－ＤＣＢＰｃｏｐｌｙｍｅｒ），得到了两种掺杂型非线性光学材料．升温电晕极... 详细信息

利用具有非线性光学（ＮＬＯ）活性的分散红（ＤＲＩ）掺杂高玻璃化转变温度的酚酞聚羟基醚（ＰＨＰ）和酚酞－联苯二酚－二氯二苯酮三元共聚物（ＰＰＨＢＰ－ＤＣＢＰｃｏｐｌｙｍｅｒ），得到了两种掺杂型非线性光学材料．升温电晕极化（ＣＯＰＥＴ）表明有较高的取向和较慢松驰，并推算了极化场强度Ｅｐ和二阶非线性系数ｄ３３。

关键词：非线性光学掺杂极化极化电场二阶非线性系数