非均匀应变下FBG光谱传感特性实验研究

1

作者 刘洪金 杨爽 +5 位作者 钱梦雪 彭云涛 张洋 孙苗 汤玉泉 张志荣 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期690-700,共11页

通过激光切割技术,加工带有通孔的悬臂梁结构来构建非均匀应变分布,从而研究光纤布拉格光栅(FBG)在非均匀应变分布下的光谱传感特性。首先仿真分析了悬臂梁表面应变分布情况,随后分别选取均匀FBG(UFBG)和切趾FBG(AFBG)敷设在通过开设通... 通过激光切割技术,加工带有通孔的悬臂梁结构来构建非均匀应变分布,从而研究光纤布拉格光栅(FBG)在非均匀应变分布下的光谱传感特性。首先仿真分析了悬臂梁表面应变分布情况,随后分别选取均匀FBG(UFBG)和切趾FBG(AFBG)敷设在通过开设通孔构建出的悬臂梁表面非均匀应变分布区域,开展了FBG传感特性实验研究。实验结果表明,随着悬臂梁自由端位移逐渐增加,两种FBG的中心波长和带宽逐渐增大,峰值功率和边模抑制比逐渐降低,但仅中心波长与位移变化具有良好的线性度,位移灵敏度分别为0.1298 nm/mm和0.1582 nm/mm。相对而言,UFBG的反射光谱对非均匀应变分布的变化更为敏感,这对光谱形状传感是有益的。AFBG则表现出一定的抑制或免疫作用,这对中心波长传感是有益的。最后,为了提高灵敏度和实现温度补偿,选取双FBG传感法进行位移测量,测量结果表明双UFBG光谱带宽随位移变化的灵敏度可达0.2826 nm/mm,双AFBG中心波长差随位移变化的灵敏度可达0.3142 nm/mm。 展开更多

关键词 光纤光学 光纤光栅 非均匀应变 悬臂梁 位移测量

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Nd∶GdYAG激光晶体的光谱分析及热学性能研究

2

作者 窦仁勤 刘耀 +3 位作者 罗建乔 王小飞 刘文鹏 张庆礼 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第9期1504-1511,共8页

本文对所生长的Nd∶GdYAG晶体的吸收光谱和荧光光谱进行了测试,采用Judd-Ofelt理论对振子强度和线强、强度参数Ω_(t)、4 F_(3/2)→4 I_(J)能级间的跃迁概率、能级辐射寿命、荧光分支比等光谱参数进行了计算,相关数据与YAG、LuAG、YVO4... 本文对所生长的Nd∶GdYAG晶体的吸收光谱和荧光光谱进行了测试,采用Judd-Ofelt理论对振子强度和线强、强度参数Ω_(t)、4 F_(3/2)→4 I_(J)能级间的跃迁概率、能级辐射寿命、荧光分支比等光谱参数进行了计算,相关数据与YAG、LuAG、YVO4等晶体进行了对比。Ωt计算得出Ω2=(0.813±0.200)×10^(-20)cm^(2),Ω4=(3.381±0.187)×10^(-20)cm^(2),Ω6=(5.135±0.278)×10^(-20)cm^(2),相比YAG、LuAG、YVO4等晶体,Nd∶GdYAG晶体的强度参数Ω2较大,表明Gd^(3+)的掺入增大了基质的无序度。计算并拟合了300~1200 nm的吸收截面和折射率,其中808 nm处的吸收截面为5.0×10^(-20)cm^(2),1064 nm处的折射率为1.80。实测4 F3/2能级的荧光寿命为228μs,与计算的能级辐射寿命240μs接近;1064 nm处的发射截面为1.23×10^(-19)cm^(2),接近Nd∶YAG晶体的发射截面。室温下Nd∶GdYAG晶体的热导率为5.992 W/(m·K),略小于Nd∶YAG和Nd∶GGG,但大于Nd∶YVO4晶体。研究表明,Nd∶GdYAG是一种有应用前景的新型激光晶体材料。 展开更多

关键词 激光晶体 Nd∶GdYAG 光谱分析 JUDD-OFELT理论 热导率

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新型红外非线性硒镓钡多晶的合成与提纯研究

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作者 周强 王振友 +6 位作者 吴海信 黄昌保 倪友保 余学舟 胡倩倩 刘国晋 魏玲莉 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期822-829,共8页

硒镓钡晶体(BaGa_(4)Se_(7),BGSe)是目前广受关注的一种新型红外非线性晶体。本文分别采用双温区法和高压辅助法合成硒镓钡多晶原料,并设计大温度梯度快速提纯方法对合成后的多晶料进行提纯。通过粉末X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子... 硒镓钡晶体(BaGa_(4)Se_(7),BGSe)是目前广受关注的一种新型红外非线性晶体。本文分别采用双温区法和高压辅助法合成硒镓钡多晶原料,并设计大温度梯度快速提纯方法对合成后的多晶料进行提纯。通过粉末X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和X射线能谱仪(EDS)对提纯前后的BGSe多晶的物相组成和杂质浓度进行了表征。X射线衍射谱与理论模拟图谱结果一致,无杂峰;ICP-MS等测试结果表明,提纯后晶锭中的Fe、Al等金属杂质以及O杂质含量均得到明显降低。本工作可为高品质单晶生长提供原料基础。 展开更多

关键词 材料 多晶合成 双温区法 高压辅助法 大温度梯度提纯 红外非线性晶体

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含镓石榴石系列大晶格常数磁光衬底单晶研究进展

4

作者 李泓沅 孙敦陆 +3 位作者 张会丽 罗建乔 权聪 程毛杰 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第10期1657-1668,共12页

近年来,光通信技术与集成电子器件飞速发展,以稀土铁石榴石(RIG)为代表的磁光薄膜被视为应用于近红外通信窗口最具潜力的磁光材料。为了尽量减小磁光薄膜在制备过程中相关性能受到的影响,衬底材料的选择成为关键。制备RIG磁光薄膜通常采... 近年来,光通信技术与集成电子器件飞速发展,以稀土铁石榴石(RIG)为代表的磁光薄膜被视为应用于近红外通信窗口最具潜力的磁光材料。为了尽量减小磁光薄膜在制备过程中相关性能受到的影响,衬底材料的选择成为关键。制备RIG磁光薄膜通常采用Si类及石榴石氧化物类作为衬底材料。RIG磁光薄膜的晶格常数一般在12.4左右,含镓类石榴石氧化物单晶衬底基片与其晶格常数相近,具有大晶格常数特性,是其合适的衬底材料之一。但是,由于原料氧化镓高温易挥发,使含镓类石榴石单晶制备成为一直以来关注和讨论的热点。深入研究含镓类石榴石衬底单晶有望促进新一代磁光器件的发展。本文综述了在含镓类石榴石系列单晶中,氧化物磁光衬底单晶的研究进展,总结了本团队在该类晶体生长、晶体结构、关键参数等方面的研究工作,展望了该类晶体的研究发展趋势。 展开更多

关键词 晶体生长 磁光衬底 含镓石榴石晶体 提拉法 晶格常数

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对称结构光子晶体光纤温度传感特性的研究 被引量：8

5

作者 刘旭安 程和平 +1 位作者 焦铮 董凤忠 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期477-481,共5页

提出了一种新型纤芯-包层对称结构光子晶体光纤。其截面圆形空气孔以四边形晶格排列方式沿光纤中心对称分布,中心各自移除两空气孔构成两纤芯,形成两组完全对称的纤芯-包层结构。对一组纤芯-包层所有空气孔进行填充乙醇液体,利用填充液... 提出了一种新型纤芯-包层对称结构光子晶体光纤。其截面圆形空气孔以四边形晶格排列方式沿光纤中心对称分布,中心各自移除两空气孔构成两纤芯,形成两组完全对称的纤芯-包层结构。对一组纤芯-包层所有空气孔进行填充乙醇液体,利用填充液折射率的温度敏感性,来调制两纤芯的耦合特性。采用有限元法分析了1 cm长该型光纤在20～25℃变化时的温度特性,结果显示该型光纤可实现高灵敏度温度传感,其灵敏度可达3.21 nm/℃。 展开更多

关键词 光纤器件 光子晶体光纤 温度传感器 模式耦合

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双孔单元四边形晶格光子晶体光纤特性的研究 被引量：4

6

作者 刘旭安 程和平 焦铮 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期48-52,共5页

为了获得双空气孔单元四边形晶格排列光子晶体光纤的光学特性,采用有限元分析法对该型光纤进行了数值模拟计算,得到了该型光纤的双折射、限制损耗、偏振拍长及色散特性结果。结果表明,与椭圆空气孔方形晶格排列光子晶体光纤相比,在相同... 为了获得双空气孔单元四边形晶格排列光子晶体光纤的光学特性,采用有限元分析法对该型光纤进行了数值模拟计算,得到了该型光纤的双折射、限制损耗、偏振拍长及色散特性结果。结果表明,与椭圆空气孔方形晶格排列光子晶体光纤相比,在相同的空气占空比条件下,双空气孔单元方形晶格排列光子晶体光纤可以获得更高的双折射特性,达到10^(-2)量级;该型光纤两偏振模的限制损耗差可达10~3量级。该型光纤易于制造,在光纤通信及光纤传感等领域有一定的应用前景。 展开更多

关键词 光纤光学 光子晶体光纤 有限元法 双折射 限制损耗

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基于片状光束扫描的激光晶体内在缺陷表征方法

7

作者 钱梦雪 张志荣 +2 位作者 王华东 张庆礼 孙彧 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第2期238-245,共8页

大尺寸激光晶体是高功率全固体激光器的关键组成部分,然而晶体生长过程中不可避免会产生气泡、包裹物等缺陷,影响激光器性能。为了快速、有效地评价晶体缺陷,本文搭建了基于片状光束扫描的晶体缺陷三维成像系统。系统中利用鲍威尔棱镜对... 大尺寸激光晶体是高功率全固体激光器的关键组成部分,然而晶体生长过程中不可避免会产生气泡、包裹物等缺陷,影响激光器性能。为了快速、有效地评价晶体缺陷,本文搭建了基于片状光束扫描的晶体缺陷三维成像系统。系统中利用鲍威尔棱镜对532 nm的点状激光进行整形以获取片状激光,通过远心镜头和CMOS探测器获取晶体缺陷产生的散射光,从而获取晶体缺陷的面分布情况,同时利用高精度位移平台进行面阵的逐一扫描,完成晶体的三维立体分布扫描。进一步结合数字图像处理技术,表征晶体缺陷的面分布特征,并重构晶体缺陷的体分布特征。基于上述系统对尺寸约为50 mm×50 mm×100 mm的Yb∶YAG晶体内在缺陷进行测量,最小缺陷检测分辨率能够达到38.69μm。本文为准确表征晶体的内在缺陷提供了新方法,同时也为晶体坯料的后期高精度加工提供了可视化的数据支撑。 展开更多

关键词 晶体缺陷 三维成像 鲍威尔棱镜 片状光束 图像处理

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基于BP神经网络模型的呼出气δ^(13)C、δ^(18)O同位素丰度测量方法研究

8

作者 黄文彪 夏滑 +4 位作者 王前进 孙鹏帅 庞涛 吴边 张志荣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2761-2767,共7页

碳13(^(13)C)尿素呼气试验在国内外作为检测幽门螺旋杆菌的“金标准”已被广泛采用,精准测量CO_(2)中碳(C)和氧(O)同位素特征对疾病诊断具有重大意义。可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)具有结构简单、响应速度快、灵敏度高等众多优... 碳13(^(13)C)尿素呼气试验在国内外作为检测幽门螺旋杆菌的“金标准”已被广泛采用,精准测量CO_(2)中碳(C)和氧(O)同位素特征对疾病诊断具有重大意义。可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)具有结构简单、响应速度快、灵敏度高等众多优点,在多个领域得到广泛应用,同时完全适用于气体同位素的测量研究。该研究面向人体呼出气体中的CO_(2)气体检测需求,基于直接吸收光谱技术,采用中心波长为4.32μm的量子级联激光器(QCL)结合光程为14 cm/44 mL的小容积气体吸收腔体,完成了同时测量^(16)O^(12)C^(16)O、^(18)O^(12)C^(16)O和^(16)O^(13)C^(16)O的多组分同位素气体浓度的实验系统。基于反向传播(BP)神经网络模型,降低直接吸收光谱系统中光源稳定性和测量样品气体波动带来的噪声干扰。结果表明:基于BP神经网络模型的同位素丰度测量精度与稳定性均优于吸光度峰值比法,^(16)O^(13)C^(16)O与^(18)O^(12)C^(16)O的浓度测量精度分别提高约1.27与1.58倍。Allan方差分析表明,当积分时间为106 s时,采用BP神经网络模型的^(13)C与^(18)O同位素丰度测量精度分别为0.97‰和1.47‰,相比吸光度峰值比法测量精度提高了约2.1倍与1.2倍。充分证明了基于BP神经网络模型的同位素丰度测量方法的可行性,为研制高精度同位素丰度传感器奠定基础。 展开更多

关键词 可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS) 量子级联激光器(QCL) 反向传播(BP)神经网络模型 同位素丰度

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基于双楔形扫描镜的甲烷气体光谱成像方法

9

作者 王夏春 张志荣 +5 位作者 蔡永军 孙鹏帅 庞涛 夏滑 吴边 郭强 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期145-154,共10页

随着我国油气管道铺设数量的增加,对管道的维护工作也需予以更多的重视.目前,在油气输送站场内,主要采用人工巡检、对射式和云台式检测设备来检测天然气泄漏.但是这些方法存在响应度差、检测区域受限、泄漏点定位较慢等问题.为了满足对... 随着我国油气管道铺设数量的增加,对管道的维护工作也需予以更多的重视.目前,在油气输送站场内,主要采用人工巡检、对射式和云台式检测设备来检测天然气泄漏.但是这些方法存在响应度差、检测区域受限、泄漏点定位较慢等问题.为了满足对油气管道泄漏实时监测和快速定位的需求,本文设计了一种快速、精确控制的双楔形扫描镜系统,结合可调谐半导体激光吸收光谱技术,使得气体测量由原来的点测量转换为面测量.通过反解迭代优化算法,控制楔形镜的转角获得高效均匀的光束扫描轨迹,并将激光束的偏转方向及检测位置与对应的甲烷浓度信息相融合,构建了包含有位置信息的甲烷浓度数据,实现甲烷气体的光谱成像.实验中为了定量验证测量准确度及空间分辨率,通过标准气袋模拟甲烷泄漏分布,结果表明系统的成像浓度检测限小于500 ppm·m(1 ppm=10^(–6)),位置分辨率小于6 cm.同时该方法可以依据油气站场的测量距离调节扫描步进节点,从而实现成像分辨率的可调节,该成像方法为精确定位甲烷气体泄漏提供了新的思路. 展开更多

关键词 激光吸收光谱 甲烷气体检测 双楔形扫描镜 气体成像

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DTS传感主机智能云监控系统的设计与实现

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作者 张洋 胡洲畅 +4 位作者 杨爽 孙苗 庞涛 汤玉泉 张志荣 《电子器件》 CAS 2024年第4期877-883,共7页

分布式光纤温度传感(Distributed optical fiber Temperature Sensing system,DTS)技术采用通信光纤本身作为传感和信号传输介质,由于可以实现大范围高精准度的温度测量,在众多领域获得广泛应用。针对分布式光纤温度传感主机在野外长期... 分布式光纤温度传感(Distributed optical fiber Temperature Sensing system,DTS)技术采用通信光纤本身作为传感和信号传输介质,由于可以实现大范围高精准度的温度测量,在众多领域获得广泛应用。针对分布式光纤温度传感主机在野外长期使用过程中面临的智能管控能力的不足,采用STM32F429处理器为核心,设计了应用于DTS的远程云监控模块,以实现低功耗、全时监控、长效检测能力的提升。系统软件部分采用直接存储器访问(DMA)的方式搬运数据,结合RS-232、单总线、SPI协议及4G无线通信进行数据传输,并利用数据预处理算法实现了异常变化温度数据准确上传,并大大减少数据通信流量。模块的电源管理功能可实现电池续航时间提高3.7倍~6.6倍,整体功耗小于12 W。户外长期测试结果表明,基于STM32的DTS远程云监控模块具备工作稳定、数据完整、功耗低等优势,提升了DTS传感主机野外应用的可靠性。 展开更多

关键词 分布式光纤测温 嵌入式系统 远程控制 低功耗

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基于高灵敏激光吸收光谱技术的稳定气态同位素测量及其应用(特邀) 被引量：7

11

作者 张志荣 夏滑 +12 位作者 孙鹏帅 余润磬 杨曦 林雨晴 吴边 庞涛 郭强 李哲 刘旭 蔡永军 SIGRIST Markus W CALSHAW Brain 徐启铭 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期119-135,共17页

稳定同位素测量技术已经在地球化学、地球物理、农业、生物、临床医学和生态科学等领域得到了众多应用。相对于传统的稳定同位素分析方法,基于激光吸收光谱技术的同位素分析技术,作为一种较新的同位素丰度测量方法,具有选择性好、精度... 稳定同位素测量技术已经在地球化学、地球物理、农业、生物、临床医学和生态科学等领域得到了众多应用。相对于传统的稳定同位素分析方法,基于激光吸收光谱技术的同位素分析技术,作为一种较新的同位素丰度测量方法,具有选择性好、精度高、体积小、无需样品预处理、可以实时原位同时测量气体浓度及同位素丰度等众多优点,得到了极大的关注和使用。本文主要以目前同位素测量的可调谐半导体激光吸收光谱技术、积分腔吸收光谱技术、腔衰荡吸收光谱技术三种激光吸收光谱方法为例,阐述了其基本原理、谱线选择、温压影响因素及其控制、系统组成结构以及部分应用测试结果。通过对测量系统的压力与温度的稳定控制的前提下,选取了合适的同位素测量谱线对,实现了大气CO_(2)气体的13C测量精度为0.3‰,煤层气CH4气体的13CH4测量精度为1.25‰,冰川水H_(2)O中18O、17O和2H的测量精度分别为0.3‰、0.2‰和0.5‰,以及呼吸气体中的13CO_(2)判识“金标准”。通过分析验证了激光吸收光谱技术在同位素测量方面的可行性和可靠性,也充分说明了基于激光吸收光谱技术的测量方法具有非常好的技术优势,将是光谱研究领域关注的重点内容,并在后续的科学研究中占据举足轻重的作用。 展开更多

关键词 气态同位素 可调谐半导体激光吸收光谱技术 积分腔吸收光谱技术 腔衰荡吸收光谱技术

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提拉法下Yb:YAG单晶缺陷的正电子湮没研究 被引量：1

12

作者 石小兔 张庆礼 +7 位作者 孙贵花 罗建乔 窦仁勤 王小飞 高进云 张德明 刘建党 叶邦角 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期316-321,共6页

为满足固体激光器的应用需求,研究人员不断改进YAG激光晶体生长技术,其中控制YAG中的缺陷结构对于晶体的生长尤为重要。本工作对提拉法两种工艺制备的晶体样品进行了缺陷研究,特别是晶体散射点的起源。正电子湮没技术是一种对材料微观... 为满足固体激光器的应用需求,研究人员不断改进YAG激光晶体生长技术,其中控制YAG中的缺陷结构对于晶体的生长尤为重要。本工作对提拉法两种工艺制备的晶体样品进行了缺陷研究,特别是晶体散射点的起源。正电子湮没技术是一种对材料微观结构十分灵敏且有效的核物理技术分析表征手段,对空位缺陷、微孔等极为敏感。根据正电子湮没寿命谱与多普勒展宽谱的分析结果,无论工艺、有无散射点,样品的正电子寿命及多普勒展宽线性参数均存在差异。这说明晶体主要缺陷是YAG结构中的本征缺陷,散射点可能是空位团聚引起的纳米微孔,研究表明该技术可以灵敏地表征YAG晶体散射点。正电子湮没实验反映的晶体单晶质量差异与X射线衍射、单晶摇摆曲线、光透过率以及位错密度结果吻合。在研究晶体的物理性能和缺陷与材料微结构的关系上正电子湮没技术具有独特的技术优势,同时正电子湮没技术可以在微观尺度上有效反映晶体质量。 展开更多

关键词 晶体缺陷 正电子湮没 YB:YAG晶体 提拉法

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激光吸收光谱气体检测中的干扰因素分析和温度校正方法研究 被引量：2

13

作者 张乐文 王前进 +4 位作者 孙鹏帅 庞涛 吴边 夏滑 张志荣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期767-773,共7页

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)是一种非侵入式光谱检测技术,具有高选择性、高响应性和高分辨率等特点。根据分子光谱吸收原理,被检测气体所处环境温度的改变会引起分子吸收谱线强度的变化,进而影响气体浓度反演的准确性。为提高气体... 可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)是一种非侵入式光谱检测技术,具有高选择性、高响应性和高分辨率等特点。根据分子光谱吸收原理,被检测气体所处环境温度的改变会引起分子吸收谱线强度的变化,进而影响气体浓度反演的准确性。为提高气体在高温背景下浓度测量的准确性和真实性,选取工业过程常见的一氧化碳(CO)为目标气体,设计了基于波长调制技术多温度梯度(室温14~1100℃)的气体吸收光谱检测实验,与HITRAN数据库中光谱参数进行对比,并对结果进行校正和分析。同时,以探测信号有效扫描区域的线性度、标准差和残差平方和等参数为依据,分析了不同材质的窗片对高温实验的影响,通过升降温实验数据的分析,选择了降温梯度测量作为高温实验的最佳控温顺序。经过对标准浓度的CO进行高温实验,发现随着温度的升高,二次谐波(2f)幅值和吸收线强有相一致的下降趋势,符合理论公式的变化规律。经过分析校正后的2f幅值和温度呈现非相关性,实现了热背景下光谱检测的校正,验证了变温时2f幅值校正的准确性。该研究为光谱检测技术在高温背景下实际应用提供了一定的参考,尤其是对高精度工业炉内气体燃烧效率的动态评估具有极其重要的意义。 展开更多

关键词 可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS) 一氧化碳 窗片材质 二次谐波 温度校正

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基于跨波长调制和直接吸收光谱的宽量程多气体检测方法 被引量：6

14

作者 赵晓虎 孙鹏帅 +4 位作者 张志荣 王前进 庞涛 孙苗 庄飞宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期82-91,共10页

针对可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)在煤矿、石油化工领域进行气体浓度检测时,遇到的高精度、宽动态范围需求,采用时分复用的方法,将直接吸收光谱技术(Direct Absorption Spectrosco... 针对可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)在煤矿、石油化工领域进行气体浓度检测时,遇到的高精度、宽动态范围需求,采用时分复用的方法,将直接吸收光谱技术(Direct Absorption Spectroscopy,DAS)和波长调制光谱(Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS)技术的优势相结合,完成了高精度、宽量程和免标定多气体检测系统的设计。设计激光器的驱动为线性扫描输出和叠加不同高频调制扫描输出的周期信号,用于完成高低浓度反演算法的时分复用计算,通过实验优化选择检测气体的吸光度拐点,实现对气体浓度的高精度、宽量程检测。在室温和常压下,通过实验分别对CH_(4)、CO和C_(2)H_(2)三种气体体积浓度进行检测,确定了两种算法最佳拐点吸光度约为0.026 cm^(-1)。系统对CH_(4)、CO和C_(2)H_(2)三种气体体积浓度的检测量程分别为0~100%、0~5 000×10^(-6)和0~1 000×10^(-6),其最小体积浓度检测限分别为2.27×10^(-4)、0.21×10^(-6)、1.68×10^(-6),且在量程内的测量结果准确度优于现行的煤矿行业标准。实验结果表明:该方法能够满足工业现场实际应用的需求,有利于拓展激光吸收光谱技术在工业过程、安全等领域的应用。 展开更多

关键词 可调谐半导体激光吸收光谱技术 直接吸收光谱 波长调制光谱 宽动态范围

原文传递

光电反馈抑制DBR单纵模光纤激光器的弛豫振荡噪声 被引量：1

15

作者 刘元煌 魏珊珊 +2 位作者 陈雨君 姚波 毛庆和 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期677-683,共7页

报道了使用光电反馈法对1.5μm分布式布拉格反射(DBR)单纵模光纤激光器强度噪声的抑制结果。通过分析光纤激光器的泵浦扰动到激光输出功率波动的传递函数,发现其相频响应在弛豫振荡频率处有180°相位突变。因此,依据已有的商用比例... 报道了使用光电反馈法对1.5μm分布式布拉格反射(DBR)单纵模光纤激光器强度噪声的抑制结果。通过分析光纤激光器的泵浦扰动到激光输出功率波动的传递函数,发现其相频响应在弛豫振荡频率处有180°相位突变。因此,依据已有的商用比例积分(PI)控制电路设计并构建了一阶移相网络,在弛豫振荡频率处提供45°超前相位以补偿该频率处的相位突变。采用该反馈控制系统,可将激光器的弛豫振荡峰由−95 dB/Hz降至−125 dB/Hz,抑制幅度高达30 dB。抑制后的光纤激光器有望在精密测量等应用中发挥重要作用。 展开更多

关键词 激光技术 弛豫振荡噪声 光电反馈 单纵模 光纤激光器

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基于窄带耗散孤子Figure-9光纤振荡器和单级单模光纤放大器的皮秒脉冲光纤前端

16

作者 张震 段典 +4 位作者 陈雨君 魏珊珊 马金栋 姚波 毛庆和 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期476-482,共7页

报道了一种基于Figure-9光纤振荡器和单级单模光纤放大器的皮秒脉冲光纤前端。通过优化光纤振荡器腔内光纤长度,获得了中心波长约为1064 nm、重复频率10 MHz、脉冲能量0.4 nJ的自启动单脉冲锁模窄带耗散孤子皮秒脉冲;通过优化光纤放大... 报道了一种基于Figure-9光纤振荡器和单级单模光纤放大器的皮秒脉冲光纤前端。通过优化光纤振荡器腔内光纤长度,获得了中心波长约为1064 nm、重复频率10 MHz、脉冲能量0.4 nJ的自启动单脉冲锁模窄带耗散孤子皮秒脉冲;通过优化光纤放大器的增益光纤长度,对光纤振荡器产生的21.07 ps脉冲进行单级单模光纤放大后,脉冲能量达10 nJ时的脉冲光谱依然呈钟形结构,3 dB谱宽和脉宽分别为0.31 nm和19.8 ps,该皮秒脉冲光纤前端有望在精密加工等领域发挥重要作用。 展开更多

关键词 激光技术 锁模光纤激光器 脉冲能量 非线性相移

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基于石英玻璃掺铥光纤的单纵模DBR光纤激光器的研制 被引量：1

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作者 陈雨君 姚波 +2 位作者 刘昊炜 魏珊珊 毛庆和 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期56-61,共6页

研制了一种具有频率调谐功能的2µm波段分布Bragg反射(DBR)型单纵模光纤激光器。该激光器基于石英玻璃单模掺铥光纤和793 nm半导体激光器泵浦源,其光电器件分离集成在1U机箱内。通过内置压电陶瓷(PZT),可实现对激光频率的快速调谐,... 研制了一种具有频率调谐功能的2µm波段分布Bragg反射(DBR)型单纵模光纤激光器。该激光器基于石英玻璃单模掺铥光纤和793 nm半导体激光器泵浦源,其光电器件分离集成在1U机箱内。通过内置压电陶瓷(PZT),可实现对激光频率的快速调谐,调谐范围约6 GHz;通过TEC温度控制,可实现对激光频率在29 GHz范围内无跳模调谐。单纵模激光输出功率为18.2 mW,输出激光信噪比大于60 dB,泵浦转换效率达27%。该激光器样机可望在高分辨光谱、量子信息以及非线性频率变换等领域发挥重要作用。 展开更多

关键词 激光技术 光纤激光器 单纵模 激光频率调谐

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高密度闪烁体Nd∶GdTaO_(4)和Nd∶LuTaO_(4)发光跃迁强度计算

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作者 张庆礼 孙贵花 +9 位作者 罗建乔 何異 陈迎迎 高进云 窦仁勤 刘文鹏 王小飞 丁守军 张德明 孙彧 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第9期1785-1793,共9页

GdTaO_(4)和LuTaO_(4)是具有快发光衰减的新型重闪烁体。采用全谱拟合方法拟合了808 nm激光二极管(LD)激发的M相Nd∶GdTaO_(4)和M′相Nd∶LuTaO_(4)的光致发光谱,给出了它们的跃迁强度参数A k t,p。在808 nm激光激发下,GdTaO_(4)中Nd ^(... GdTaO_(4)和LuTaO_(4)是具有快发光衰减的新型重闪烁体。采用全谱拟合方法拟合了808 nm激光二极管(LD)激发的M相Nd∶GdTaO_(4)和M′相Nd∶LuTaO_(4)的光致发光谱,给出了它们的跃迁强度参数A k t,p。在808 nm激光激发下,GdTaO_(4)中Nd ^(3+)离子^(4)F _(3/2)能级的上下两个晶场子能级的粒子布居数比例接近1,而在Nd∶LuTaO_(4)中则为1.30、1.41,表明在808 nm激光激发下,Nd ^(3+)的^(4)F_(3/2)两个晶场子能级间的无辐射弛豫速率与激发速率相近。通过给出的跃迁强度参数A_(kt,p)计算了Judd-Ofelt跃迁强度参数Ω_(t),计算了Nd ^(3+)在GdTaO_(4)、LuTaO_(4)中的^(2)P_(3/2)跃迁几率,表明GdTaO_(4)和LuTaO_(4)中Nd ^(3+)的数百纳秒发光跃迁是由高的无辐射跃迁几率导致的快发光衰减。 展开更多

关键词 稀土钽酸盐 重闪烁体 跃迁强度 发光 无辐射跃迁 布居数

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基于相位敏感型光时域反射仪的袋式除尘器漏袋检测技术 被引量：7

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作者 刘旭安 李俊 +4 位作者 史博 丁国绅 汤玉泉 董凤忠 张志荣 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期63-75,共13页

采用相位敏感型光时域反射仪的分布式光纤传感系统对除尘器内滤袋进行实时监测.通过对光纤在除尘器滤袋内敷设方式的设计,实现了对除尘器内滤袋的定位.对6种类型的破袋内光纤振动信号进行采集,且当这些滤袋没有破损时,对其光纤振动信号... 采用相位敏感型光时域反射仪的分布式光纤传感系统对除尘器内滤袋进行实时监测.通过对光纤在除尘器滤袋内敷设方式的设计,实现了对除尘器内滤袋的定位.对6种类型的破袋内光纤振动信号进行采集,且当这些滤袋没有破损时,对其光纤振动信号也进行采集.采用小波包分解法计算了滤袋内光纤振动信号的信息熵和相关系数,并将两参数合并构成二维特征参量.分析了在不同的二维特征参量下,好袋内光纤振动信号和破袋内光纤振动信号之间的特征差别.以类型3滤袋信号特征样本作为训练样本对反向传播神经网络进行训练,然后对6种类型的滤袋信号特征样本进行识别,结果显示该方法对6种类型的滤袋具有较高的识别稳定性,且平均滤袋识别率分别达到96.2%、88.7%、98.4%、98.5%、98.5%、98.5%. 展开更多

关键词 光纤光学 光纤传感 袋式除尘器 小波包分解法 反向传播神经网络

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桥连氧化钨纳米线的可控合成及气敏性质 被引量：2

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作者 代甜甜 邓赞红 +3 位作者 孟钢 童彬 刘弘禹 方晓东 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第10期12-22,共11页

氧化钨WO_(3−x)(0≤x<1)具有丰富的氧化态、亚化学计量比晶相以及可逆的光致/电致变色特性,纳米线具有高比表面积和准一维单晶载流子传输通道,WO_(3−x)纳米线结合了上述两者的优异特性,在智能玻璃、能源转换与存储器件和气体传感器... 氧化钨WO_(3−x)(0≤x<1)具有丰富的氧化态、亚化学计量比晶相以及可逆的光致/电致变色特性,纳米线具有高比表面积和准一维单晶载流子传输通道,WO_(3−x)纳米线结合了上述两者的优异特性,在智能玻璃、能源转换与存储器件和气体传感器等领域有广阔的应用前景。本文从WO_(3−x)的基本性质出发,分析了液相法和气相法(气-液-固、气-固、热氧化)纳米线生长的机制及特点。其中,热氧化法无需催化剂,有望解决纳米线应用的器件化瓶颈,在<500℃下即可实现纳米线尺寸与生长位置的可控生长,实现桥连纳米线器件的高效、原位集成。随后,本文综述了桥连WO_(3−x)纳米线器件在NOx等气体分子检测中的应用进展,梳理了桥连WO_(3−x)纳米线器件在低功耗、高灵敏气体分子检测中的应用,以期为今后高灵敏、低功耗、高集成的氧化物桥连纳米线器件的开发提供参考。 展开更多

关键词 桥连WO_(3−x)纳米线 热氧化 低功耗 高灵敏度 原位集成 气敏

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