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超高速快轴旋转圆形弹光调制技术研究

光子学报 2024年第3期53卷 123-132页

作者：刘燕霖张瑞薛鹏陈媛媛王志斌李孟委中北大学仪器与电子学院山西省光电信息与仪器工程技术研究中心太原030051

针对目前广义椭偏测量速度受限问题,提出利用对称性更优的圆形弹光调制器代替机械旋转补偿器实现超高速测量。对弹光调制器内部受力进行理论研究,得到纯行波模式调制条件并利用COMSOL仿真验证。仿真结果表明,当弹光调制器处于纯行波调... 详细信息

针对目前广义椭偏测量速度受限问题,提出利用对称性更优的圆形弹光调制器代替机械旋转补偿器实现超高速测量。对弹光调制器内部受力进行理论研究,得到纯行波模式调制条件并利用COMSOL仿真验证。仿真结果表明,当弹光调制器处于纯行波调制模式时可视为一种快轴方向高速旋转的相位调制器。通过建立阻尼弦振动模型分析不同快轴方向下弹光晶体表面振动位移分布,提出一种弹光调制器在纯行波调制模式下的中心支撑方式用于实验。实验结果表明弹光调制器的快轴以f/2的角速率做圆周运动。同时验证了中心支撑方式可确保弹光调制器谐振后所受阻力均匀且最小,达到最佳支撑效果。研究结果可用于后续广义椭偏测量及各类高速偏振调制领域。

关键词：超高速椭偏测量纯行波调制模式阻尼弦振动模型圆形弹光调制器

紧凑型LD端面抽运Nd：YAG内腔三倍频准连续355nm紫外激光器

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物理学报 2009年第8期58卷 5443-5449页

作者：刘欢巩马理清华大学精密仪器与机械学系光子与电子技术研究中心北京100084

报道了一台LD端面抽运Nd:YAG晶体内腔三倍频355nm激光高效率、高峰值功率准连续输出的全固态紫外激光器.激光腔采用紧凑型平平直腔,腔长仅106mm.当注入抽运功率为5.73W、重复频率为9kHz时,获得163mW的355nm激光准连续输出,光光转换效率... 详细信息

报道了一台LD端面抽运Nd:YAG晶体内腔三倍频355nm激光高效率、高峰值功率准连续输出的全固态紫外激光器.激光腔采用紧凑型平平直腔,腔长仅106mm.当注入抽运功率为5.73W、重复频率为9kHz时,获得163mW的355nm激光准连续输出,光光转换效率达到最高2.84%.当注入抽运功率为6.7W重复频率为5kHz时,获得最高174mW的355nm激光准连续输出,输出功率短期不稳定性为5%,光束质量因子M2为3.79.当注入抽运功率为5.73W、重复频率为2kHz时,获得112mW的355nm激光准连续输出,峰值功率最高达到9.15kW.通过采用内腔倍频技术和设计合理的腔结构,实现了中小功率准连续输出的全固态紫外激光器的小型化、便携化,进一步拓宽了紫外激光器的应用领域.

关键词： LD端面抽运内腔三倍频声光调Q 紫外激光

紧凑型激光二极管端面抽运Nd:YVO_4内腔三倍频355nm紫外激光器

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中国激光 2009年第6期36卷 1341-1346页

作者：刘欢巩马理清华大学精密仪器与机械学系光子与电子技术研究中心北京100084

报道了一台激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO_4晶体,利用两块LBO晶体进行内腔二倍频和二倍频,实现了高效率、高峰值功率355 nm激光准连续输出的紧凑型全固态紫外激光器。激光腔采用简单平平直腔,腔长仅108 mm。当注入抽运功率6.76 W,重复... 详细信息

报道了一台激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO_4晶体,利用两块LBO晶体进行内腔二倍频和二倍频,实现了高效率、高峰值功率355 nm激光准连续输出的紧凑型全固态紫外激光器。激光腔采用简单平平直腔,腔长仅108 mm。当注入抽运功率6.76 W,重复频率20 kHz时,355 nm激光输出平均功率最高达245 mW,相应的光光转换效率为3.62%,脉冲宽度为8.0 ns,脉冲峰值功率为1.52 kW,输出功率短期不稳定性小于4.2%,光束质量良好。通过采用内腔倍频技术和设计合理的腔结构,整台激光器结构紧凑,体积小巧,便携性强,适合于中小功率紫外激光的输出,有利于进一步拓宽紫外激光器的应用领域。

关键词：激光器激光二极管端面抽运内腔三倍频声光调Q 355 nm紫外激光器

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角抽运全固态激光器的研究进展

中国激光 2009年第7期36卷 1693-1699页

作者：刘欢巩马理高松清华大学精密仪器与机械学系光子与电子技术研究中心北京100084

报道了清华大学光子与电子技术研究中心近年来在角抽运全固态激光器方面的研究成果,其中包括大功率全固态角抽运Yb:YAG激光器的研制,全固态角抽运Yb:YAG绿光激光器的研制以及中小功率全固态角抽运Nd:YAG基模激光器的研制。

关键词：激光器角抽运 Yb:YAG晶体 Nd:YAG晶体复合晶体全固态激光器

紧凑型激光二极管抽运全固态355nm连续波紫外激光器

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物理学报 2009年第10期58卷 7000-7004页

作者：刘欢巩马理清华大学精密仪器与机械学系光子与电子技术研究中心北京100084

报道了一台激光二极管端面抽运Nd:YVO4晶体内腔三倍频355nm激光连续输出的全固态紫外激光器.激光腔采用紧凑型简单凹平直腔,腔长仅为70mm.利用两块LBO晶体进行腔内倍频、和频,当注入抽运功率为25.27W时,获得最大功率为30.6mW的355nm连... 详细信息

报道了一台激光二极管端面抽运Nd:YVO4晶体内腔三倍频355nm激光连续输出的全固态紫外激光器.激光腔采用紧凑型简单凹平直腔,腔长仅为70mm.利用两块LBO晶体进行腔内倍频、和频,当注入抽运功率为25.27W时,获得最大功率为30.6mW的355nm连续波输出,光光转换效率为0.12%,输出功率短期不稳定性为5.3%,355nm激光输出光束质量良好.通过采用内腔倍频技术和设计合理的腔参数,实现了中小功率连续输出的全固态紫外激光器的小型化、便携化,进一步拓宽了紫外激光器的应用领域.

关键词：激光二极管端面抽运内腔三倍频连续波 355nm激光

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大气压氦气预电离直流辉光放电二维仿真研究

物理学报 2024年第1期73卷 227-240页

作者：刘在浩刘颖华许博坪尹培琪李静王屹山赵卫段忆翔汤洁中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术重点实验室西安710119 中国科学院大学北京100049 淮阴工学院数理学院淮安223003 四川大学机械工程学院分析仪器研究中心成都610064

基于二维流体模型,研究了大气压下预电离对短间隙和长间隙直流辉光放电的影响.对于两种放电,随着预电离的增强,带电粒子分布沿着放电方向逐渐向阴极偏移,使得阴极位降区不断收缩.从垂直放电方向来看,正柱区、负辉区和阴极位降区的宽度... 详细信息

基于二维流体模型,研究了大气压下预电离对短间隙和长间隙直流辉光放电的影响.对于两种放电,随着预电离的增强,带电粒子分布沿着放电方向逐渐向阴极偏移,使得阴极位降区不断收缩.从垂直放电方向来看,正柱区、负辉区和阴极位降区的宽度都不断增大,电子、离子密度的分布更加均匀.对于电场而言,随着预电离的增强,阴极位降区电场的纵向分量分布逐渐向阴极收缩,阴极附近的电场整体降低且分布更加均匀.电场的纵向分量分布逐渐减小,同时电场区域逐渐向壁面收缩.维持电压和放电功率都明显地降低.此外,随预电离的增加,短间隙放电中的压降始终集中在阴极位降区,而在长间隙放电中的压降由阴极位降区逐渐转移至正柱区.仿真结果表明,预电离能够有效增强放电均匀性,并降低放电维持电压和能量消耗.该工作对进一步优化电极配置和等离子体源的运行参数具有重要指导意义.

关键词：预电离流体模型直流辉光放电

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基于TEC的大功率LD恒温控制系统的研究

红外与激光工程 2006年第2期35卷 143-147页

作者：黄岳巍崔瑞祯巩马理陈刚清华大学精密仪器与机械学系光子与电子技术研究中心北京100084

TEC存在功率有限、制冷效率低的问题,在用于大功率半导体激光器的温度控制时,常常无法达到所需的制冷效果。通过理论研究、软件仿真和实验验证,总结和提出了根据LD热负载选择TEC的理论依据和方法,以及与之匹配的大功率散热结构的设计优... 详细信息

TEC存在功率有限、制冷效率低的问题,在用于大功率半导体激光器的温度控制时,常常无法达到所需的制冷效果。通过理论研究、软件仿真和实验验证,总结和提出了根据LD热负载选择TEC的理论依据和方法,以及与之匹配的大功率散热结构的设计优化准则。经实验验证,根据此原则设计的温控系统可在环境温度-40～55℃时,对30W的LD实现恒温控制,温控范围20～40℃,温控精度0.5℃,实验结果表明此方法可以提高系统的整体效率,在设计大功率半导体激光器温控系统时具有一定的参考价值。

关键词：半导体制冷器半导体激光器(LD) 散热器软件仿真

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角抽运Yb:YAG激光器

物理学报 2005年第2期54卷 721-725页

作者：柳强巩马理李晨宫武鹏陆富源陈刚清华大学精密仪器与机械学系光子与电子技术研究中心摩擦学国家重点实验室北京100084

报道了一种高功率准三能级激光器角抽运方法 ,抽运光从板条激光器结构中的板条工作介质的角注入 ,综合考虑抽运吸收、抽运亮度、晶体的掺杂浓度以及晶体尺寸等因素 ,进行了角抽运复合Yb :YAG激光器设计 ,实验上获得了最大连续输出功率 4... 详细信息

报道了一种高功率准三能级激光器角抽运方法 ,抽运光从板条激光器结构中的板条工作介质的角注入 ,综合考虑抽运吸收、抽运亮度、晶体的掺杂浓度以及晶体尺寸等因素 ,进行了角抽运复合Yb :YAG激光器设计 ,实验上获得了最大连续输出功率 4 0 0W ,斜效率 2 8%的输出 ,实验结果充分证明了角抽运原理的正确性和应用于高功率激光器方面的可行性 .

关键词：抽运光 Yb:YAG激光器高功率激光器激光器结构准三能级掺杂浓度亮度连续证明注入

一种基于光纤光栅传感器的机械手远程操控手套

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仪器仪表学报 2024年第7期45卷 148-155页

作者：朱云鸿张旭娄小平董明利祝连庆北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 广州南沙光子感知技术研究院广州511462

由于远程操控的机械手具有灵活性大和环境适应性高的特点,在越来越多的特殊场合下,人类开始借助机械手完成任务。本文针对危险环境中机械手高精度远程操作的需求,提出了一种基于光纤光栅传感器的机械手远程操控手套。建立了手套中光纤... 详细信息

由于远程操控的机械手具有灵活性大和环境适应性高的特点,在越来越多的特殊场合下,人类开始借助机械手完成任务。本文针对危险环境中机械手高精度远程操作的需求,提出了一种基于光纤光栅传感器的机械手远程操控手套。建立了手套中光纤光栅传感器的弯曲测量模型,发现光纤光栅的中心波长变化量与弯曲角度之间成正比关系。结合机械手舵机的控制,提出了利用光纤光栅传感器进行机械手远程操控方法,编写了上位机软件,实现了从光纤光栅中心波长到手指弯曲角度最后到机械手舵机控制编码的过程。完成了光纤光栅传感器的设计和封装,手套的四路探测光纤中共有12个栅区长度为10 mm的光纤光栅传感器,其中11个传感器被封装在人手关节的上方进行弯曲感知,1个光纤光栅温度传感器用于温度补偿,利用704硅橡胶对光纤光栅传感器进行封装。搭建了基于光纤光栅传感器的机械手远程操控系统,并对光纤光栅传感器进行了标定,实验结果表明在人手关节弯曲0°~90°的范围内,平均弯曲角度测量误差为1.147°,所有拟合直线的决定系数均大于0.993,最后设计了人机交互演示模块展示人手的运动。本文提出的基于光纤光栅传感器的手套具有小型化、高精度、抗电磁干扰的特点,在航天器在轨维修、远程医疗手术和高危排雷作业等方面具有潜在的应用前景。

关键词：光纤光栅传感器机械手远程操控人机交互弯曲角度

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