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积分球在瑞利测风激光雷达中的应用

红外与激光工程 2014年第11期43卷 3547-3554页

作者：高园园舒志峰孙东松夏海云张飞飞韩於利上官明佳中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026

入射到标准具上的光斑强度分布影响标准具透过率曲线的形状,进而影响风速反演。将激光入射进积分球后在腔壁上发生漫反射,出射激光光斑变均匀,从而使标准具的透过率曲线更准确。同时出射激光脉冲的宽度在时域上变宽,提高了探测的信噪比... 详细信息

入射到标准具上的光斑强度分布影响标准具透过率曲线的形状,进而影响风速反演。将激光入射进积分球后在腔壁上发生漫反射,出射激光光斑变均匀,从而使标准具的透过率曲线更准确。同时出射激光脉冲的宽度在时域上变宽,提高了探测的信噪比,扫描得到的标准具的透过率曲线也更稳定。同样的道理,锁定通道的锁定过程也由于这两点改变而更精确。积分球的这两点特性用于355 nm瑞利测风激光雷达系统中将大大提高探测的稳定性和信噪比。将激光通过积分球后扫描透过率曲线,在风速大小为±100 m/s的范围内计算得到的风速误差最大值为0.061 m/s,平均值为0.054 m/s。

关键词：积分球光斑脉冲展宽激光雷达

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积分球内的铷原子激光冷却

物理学报 2009年第3期58卷 1569-1573页

作者：马红玉成华东张文卓刘亮王育竹中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室上海201800 中国科学院研究生院北京100049

研究了积分球内激光冷却原理,设计积分球时对积分球的反射率、尺寸及球上开孔大小对于激光冷却的影响进行了讨论.进行了积分球冷却87Rb实验,实验结果表明积分球有效的冷却了球腔中的铷原子,获得了积分球内冷原子的吸收信号以及冷原子随... 详细信息

研究了积分球内激光冷却原理,设计积分球时对积分球的反射率、尺寸及球上开孔大小对于激光冷却的影响进行了讨论.进行了积分球冷却87Rb实验,实验结果表明积分球有效的冷却了球腔中的铷原子,获得了积分球内冷原子的吸收信号以及冷原子随冷却光失谐的变化曲线.

关键词：漫反射光场积分球全光冷却

积分球出射辐照度的Monte Carlo模拟

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光电工程 2006年第11期33卷 75-78页

作者：张贵彦王成袁宏韬缪同群中国科学院长春光学精密机械与物理研究所上海交通大学激光与光子生物医学研究所上海200030

应用MonteCarlo法原理,利用区间[0,1]上均匀分布的随机变量产生的均匀照度光源模型及光在积分球内表面的漫反射模型,用Matlab编程,对一积分球出口平面处及距出口100mm以内的10个平面上的辐射能量和辐照度进行了计算机模拟。模型共追迹了... 详细信息

应用MonteCarlo法原理,利用区间[0,1]上均匀分布的随机变量产生的均匀照度光源模型及光在积分球内表面的漫反射模型,用Matlab编程,对一积分球出口平面处及距出口100mm以内的10个平面上的辐射能量和辐照度进行了计算机模拟。模型共追迹了100000个光子,结果显示,随着传播距离的增大,辐射总能量不断衰减;小于积分球出口直径时辐照度的均匀性先减小然后又逐渐增强;大于积分球出口直径时辐照度的均匀性不断增强;整个平面上的辐照度随传播距离的增大逐渐趋于均匀。具有一定照度大小的大面积均匀辐射场只能在适当位置处获得。

关键词：积分球 Monte Carlo法辐照度漫反射随机变量

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积分球冷原子钟冷原子数稳定的新方法

光学学报 2017年第8期37卷 37-42页

作者：王秀梅李琳孟艳玲王亚宁于明圆王鑫万金银肖玲成华东刘亮中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

提出了一种积分球冷原子钟冷原子数稳定的新方法。该方法通过周期性地监测冷原子的吸收信号,利用反馈控制冷却激光内声光调制器的衍射效率并改变冷却光功率,实现冷原子数的稳定。推导了冷原子数稳定系统的环路方程,分析了稳定环路对冷... 详细信息

提出了一种积分球冷原子钟冷原子数稳定的新方法。该方法通过周期性地监测冷原子的吸收信号,利用反馈控制冷却激光内声光调制器的衍射效率并改变冷却光功率,实现冷原子数的稳定。推导了冷原子数稳定系统的环路方程,分析了稳定环路对冷原子数涨落的抑制作用。稳定后冷原子数的归一化涨落为1±0.001(3h),其功率谱密度在0.001~0.2Hz频率范围内的最大抑制量约为30dB。该涨落被抑制的原因主要是稳定环路除了直接补偿冷却光激光器输出的光功率变化外,还纠正了外界环境引起的冷原子数漂移。冷原子数稳定之后,由冷原子数涨落引起的原子钟频率稳定度可降低至7×10^(-14)τ^(-1/2)(τ为积分时间)。

关键词：原子与分子物理学激光冷却积分球冷原子数稳定冷原子钟

积分球冷原子钟相位调制Ramsey条纹研究

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中国激光 2016年第11期43卷 252-256页

作者：刘鹏成华东孟艳玲万金银王秀梅王亚宁肖玲刘亮中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

在进行Ramsey作用时,以±π/2的相位差来调制同一频率点处两个周期微波脉冲,可以获得中心频率幅值为零的Ramsey条纹。这种方法可以直接通过中心频率处原子对探测光的吸收值变化来产生反馈本地振荡器的误差信号。理论上,相比于同相位Ram... 详细信息

在进行Ramsey作用时,以±π/2的相位差来调制同一频率点处两个周期微波脉冲,可以获得中心频率幅值为零的Ramsey条纹。这种方法可以直接通过中心频率处原子对探测光的吸收值变化来产生反馈本地振荡器的误差信号。理论上,相比于同相位Ramsey条纹,这种方法可以使得条纹信号幅值增加一倍。实验上,在积分球冷原子钟系统上,获得的相位调制Ramsey线型与理论计算相同,而且Ramsey条纹振荡幅值达到同相位下的1.6倍。

关键词：原子与分子物理学激光冷却积分球原子钟冷原子相位调制

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积分球与微波腔一体化装置的研制

中国激光 2014年第9期41卷 284-288页

作者：孟艳玲高源慈郑本昌刘鹏万金银肖玲王秀梅成华东刘亮中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室上海201800 电子科技大学电子工程学院四川成都611731

首先对一体化的积分球微波腔进行了论证,然后进行了设计、仿真和加工实测。采用单端环耦合的方式进行微波激励,分别对从圆柱腔的端面及侧面耦合的方式进行了仿真,结果发现在圆柱腔侧面耦合能得到较好的场型分布。实现了通过微调耦合环... 详细信息

首先对一体化的积分球微波腔进行了论证,然后进行了设计、仿真和加工实测。采用单端环耦合的方式进行微波激励,分别对从圆柱腔的端面及侧面耦合的方式进行了仿真,结果发现在圆柱腔侧面耦合能得到较好的场型分布。实现了通过微调耦合环的方式进行模式选择的新方法,这种方法简便易行,且能有效减小微波腔的体积。测试结果表明设计的微波腔体积小、结构稳定,能同时满足积分球冷却和微波腔的功能要求即实现了积分球与微波腔一体化的要求,更重要的是一体化结构不需要使用漫反射涂料,不会影响腔的模式及场型分布,有利于提高钟信号的信噪比和对比度。

关键词：原子与分子物理学激光冷却一体化积分球微波腔

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积分球的光功率波形变换理论

光学学报 2002年第4期22卷 465-469页

作者：高学燕周殿华周山关有光傅淑珍中国工程物理研究院应用电子学研究所绵阳621900

分析说明了积分球存在一次反射短时平均等照度性质 ,提出了积分球的几个概念 :平均反射程λ、平均反射时间 μ、平均反射率 ρ、平均出射程 η、平均出射时间τ(等于积分球的时间常数 )。用分析方法推导了积分球时间常数的一般表达式... 详细信息

分析说明了积分球存在一次反射短时平均等照度性质 ,提出了积分球的几个概念 :平均反射程λ、平均反射时间 μ、平均反射率 ρ、平均出射程 η、平均出射时间τ(等于积分球的时间常数 )。用分析方法推导了积分球时间常数的一般表达式、积分球对δ函数形式的功率波形的变换表达式、积分球对任意光功率波形的变换表达式及其反变换表达式。

关键词：积分球漫反射一次反射短时平均等照度性质光功率波形变换表达式激光

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利用积分球光源定标空间紫外遥感光谱辐射计

光学精密工程 2006年第2期14卷 185-190页

作者：王淑荣邢进李福田中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033

基于内部照明积分球的辐亮度定标方法，获得了接近理想的大面积辐亮度光源（～2％），标定了在研的空间紫外遥感光谱辐射计的亮度响应度。在假设标准灯为均匀亮度的点光源情况下，对照明因子进行了修正。同时利用两种漫反射板对此修正... 详细信息

基于内部照明积分球的辐亮度定标方法，获得了接近理想的大面积辐亮度光源（～2％），标定了在研的空间紫外遥感光谱辐射计的亮度响应度。在假设标准灯为均匀亮度的点光源情况下，对照明因子进行了修正。同时利用两种漫反射板对此修正进行了实验研究，得到了采用两种漫反射板标定的光谱辐射计亮度响应度有很好的一致性（1％）的结论。初步的定标数据分析显示，石英卤钨灯光谱辐照度测量的相对不确定度和距离测量的不确定度是积分球定标最主要的不确定度来源，可用于紫外波段光谱辐射计的高精度辐射定标，并可以极大地降低定标不确定度。

关键词：光谱辐亮度定标紫外遥感光谱辐射计积分球漫反射板

氙灯和发光二极管作光源的积分球太阳光谱模拟器

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光学精密工程 2012年第7期20卷 1447-1454页

作者：刘洪兴孙景旭刘则洵李葆勇任建伟叶钊任建岳中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

设计了一种由氙灯和发光二极管(LEDs)作光源的积分球太阳光谱模拟器来提高太阳光谱的光谱匹配精度。引进模拟退火算法研究光谱匹配技术,设计了氙灯模块及LEDs模块的结构和控制系统。LEDs采用环带摆放和恒流驱动方式,并通过多机通信系统... 详细信息

设计了一种由氙灯和发光二极管(LEDs)作光源的积分球太阳光谱模拟器来提高太阳光谱的光谱匹配精度。引进模拟退火算法研究光谱匹配技术,设计了氙灯模块及LEDs模块的结构和控制系统。LEDs采用环带摆放和恒流驱动方式,并通过多机通信系统控制。氙灯模块上安装截止滤光片和程控衰减器,滤光片用来滤去氙灯红外波段的尖峰,衰减器则用来调整氙灯入射到积分球的辐射通量。仿真实验表明:Epitex公司的53种单色LEDs和氙灯完全可以模拟380～100 0nm波段的AM 1.5标准太阳光谱,光谱的平均相对误差为5.67%。分析讨论了该太阳光谱模拟器的光谱失配误差、出光面的辐照非均匀度和辐照不稳定度,三者均可以控制在±3%以内。

关键词：氙灯发光二极管积分球太阳光谱模拟器光谱匹配