检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2019年第6期39卷 294-303页

作者：李长胜北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京航空航天大学微纳测控与低维物理教育部重点实验室

分析旋光-电光晶体的电光相位以及强度调制特性,并定义晶体的π-电压。对于具有旋光性的电光晶体,以往半波电压的概念不能准确描述其电光偏振、强度调制的周期性,因而引入π-电压这一概念,并将其定义为此类晶体的椭圆双折射相位延迟变... 详细信息

分析旋光-电光晶体的电光相位以及强度调制特性,并定义晶体的π-电压。对于具有旋光性的电光晶体,以往半波电压的概念不能准确描述其电光偏振、强度调制的周期性,因而引入π-电压这一概念,并将其定义为此类晶体的椭圆双折射相位延迟变化量等于π时所需要的调制电压。对于置于两个偏振器之间的旋光-电光晶体强度调制器,旋光性可以为电光强度调制提供光学偏置,但调制光强度是调制电压的偶函数,只有当检偏器的主透光方向平行或垂直于晶体出射线偏振光波的偏振方向时,才能实现完全的电光开关。当将此类晶体用于电光开关时,可定义能够实现完全开关状态转换所需要的最大调制电压为开关电压。通过实验测量了一块尺寸为6 mm×4 mm×2.9 mm的硅酸铋(Bi12SiO20)晶体的π/4-电压,对于635 nm的光波长,π/4-电压约为3 kV。对于具有旋光性的弹光调制器,可以引入π-应力和π-应变的概念。

关键词：光学器件电光调制电光晶体旋光性 π-电压

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谐振式硅基二氧化硅集成光学陀螺的克尔噪声研究

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光学学报 2011年第10期31卷 127-134页

作者：于怀勇张春熹冯丽爽洪灵菲王俊杰北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京航空航天大学微纳测控与低维物理教育部重点实验室北京100191

分析了集成光学谐振式陀螺中克尔噪声的产生机理,利用导波光学理论建立了克尔噪声的数学模型,并基于此模型得出了克尔噪声对集成光学陀螺极限灵敏度影响的数学表达。分析了不同光源谱宽下谐振腔腔长与克尔噪声引起陀螺输出偏移之间的关... 详细信息

分析了集成光学谐振式陀螺中克尔噪声的产生机理,利用导波光学理论建立了克尔噪声的数学模型,并基于此模型得出了克尔噪声对集成光学陀螺极限灵敏度影响的数学表达。分析了不同光源谱宽下谐振腔腔长与克尔噪声引起陀螺输出偏移之间的关系;针对集成光学陀螺中克尔噪声的主要产生原因-谐振腔中顺、逆时针的光强不均衡,仿真分析了系统中集成光学调制器的Y分支波导分光比不均衡对陀螺输出的影响,给出了集成光学陀螺中克尔噪声的抑制方法,最后给出了实验装置并采用通过可变衰减器的方法调节入射到谐振腔的光强使两光路光强严格相等,有效地抑制克尔噪声,并给出了初步实验结果。

关键词：集成光学光学噪声分析导波光学克尔效应

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Si基集成光学陀螺中弯曲波导特性研究

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光电子．激光 2012年第1期23卷 60-66页

作者：于怀勇张春熹冯丽爽王俊杰李儒雅北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京航空航天大学微纳测控与低维物理教育部重点实验室北京100191

给出了Si基集成光学陀螺的光路结构,理论计算了余弦型弯曲波导的弯曲半径和弯曲损耗。仿真分析了弯曲波导的宽度、长度与弯曲损耗的关系,进而设计了集成光学陀螺用"K"形耦合器,并通过R-soft软件进行了仿真分析。搭建了弯曲波... 详细信息

给出了Si基集成光学陀螺的光路结构,理论计算了余弦型弯曲波导的弯曲半径和弯曲损耗。仿真分析了弯曲波导的宽度、长度与弯曲损耗的关系,进而设计了集成光学陀螺用"K"形耦合器,并通过R-soft软件进行了仿真分析。搭建了弯曲波导的实验测试装置,分别测试了弯曲波导的传输损耗与光模场,结果表明,波导单位损耗为0.014dB/cm,验证了理论计算结果的正确性。采用光束扫描法测试了弯曲波导的模场,实验结果与理想高斯拟合曲线吻合。

关键词：集成光学陀螺弯曲波导设计仿真分析

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新型微米光栅加速度计光学结构研究

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光学学报 2010年第6期30卷 1796-1799页

作者：张群雁周震冯丽爽姚保寅北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院微纳测控与低维物理教育部重点实验室北京100191

为了提高加速度计的灵敏度,以适应高精度测量的需要,加速度计光学传感器结构灵敏度的提高是至关重要的。在比较了现有光栅加速度计光学传感结构的基础上,提出了一种新型的基于微米光栅的加速度计光学传感器结构的理论设计,建立了数学模... 详细信息

为了提高加速度计的灵敏度,以适应高精度测量的需要,加速度计光学传感器结构灵敏度的提高是至关重要的。在比较了现有光栅加速度计光学传感结构的基础上,提出了一种新型的基于微米光栅的加速度计光学传感器结构的理论设计,建立了数学模型,并对其光学结构的性能进行了分析。给出了衍射光光强分布的理论公式,利用Matlab绘制出光强的变化曲线,分析了光学结构参数对传感器灵敏度的影响。通过改变光学结构的主要参数,能够提高光学传感器结构的灵敏度。进行了光学传感器结构的演示实验,实验结果验证了理论分析的正确性。

关键词：光栅加速度计光学传感器结构高灵敏度

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谐振式微光学陀螺频率跟踪与锁定技术研究

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中国激光 2011年第9期38卷 103-107页

作者：洪灵菲张春熹冯丽爽雷明马迎建北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院微纳测控与低维物理教育部重点实验室北京100191

谐振式微光学陀螺(RMOG)是利用光学Sagnac效应和微电子机械系统(MEMS)加工工艺实现的一种新型角速度惯性传感器。为了减小光学器件受温度、应力等外界环境变化的影响,提高陀螺性能,快速精确的频率跟踪与锁定技术是非常必要的。提出了两... 详细信息

谐振式微光学陀螺(RMOG)是利用光学Sagnac效应和微电子机械系统(MEMS)加工工艺实现的一种新型角速度惯性传感器。为了减小光学器件受温度、应力等外界环境变化的影响,提高陀螺性能,快速精确的频率跟踪与锁定技术是非常必要的。提出了两种应用于RMOG的频率跟踪与锁定方法:单路光路(单路模式)和两相向传输光路(双路共模模式);分析比较了两种方案应用于RMOG中所得到的陀螺性能。单路模式由于受光路非互易性噪声的影响较小,锁频精度高;双路共模模式频率跟踪速度快,动态响应性能好。对RMOG的测试表明,对应于单路模式和双路共模模式,分别可以得到0.07°/s的频率锁定精度和0.09 ms.[(°)/s]-1的频率跟踪速度。

关键词：光纤光学谐振式微光学陀螺频率跟踪与锁定单路模式共模模式

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谐振式硅基集成光学陀螺的偏振噪声建模与分析

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红外与激光工程 2012年第5期41卷 1287-1293页

作者：于怀勇张春熹冯丽爽刘惠兰焦志超王俊杰北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京航空航天大学微纳测控与低维物理教育部重点实验室北京100191

偏振噪声是谐振式集成光学陀螺的主要光学噪声源,其存在大大降低了系统的精度,为了定量化研究谐振式集成光学陀螺偏振噪声的产生机理,利用琼斯矩阵和光束传播法建立了谐振式硅基集成光学陀螺偏振噪声模型,该模型综合考虑了波导传输介质... 详细信息

偏振噪声是谐振式集成光学陀螺的主要光学噪声源,其存在大大降低了系统的精度,为了定量化研究谐振式集成光学陀螺偏振噪声的产生机理,利用琼斯矩阵和光束传播法建立了谐振式硅基集成光学陀螺偏振噪声模型,该模型综合考虑了波导传输介质中的光偏振态交叉耦合、应力双折射等的影响,有效地逼近了实际的物理系统。基于上述模型得出了谐振腔内二氧化硅波导本征偏振态交扰与陀螺极限输出之间的表达式。对波导谐振腔内与偏振相关的3个因素:输入光偏振态、温度波动和波导保偏性能进行了仿真分析。并通过在输入端插入高偏振度起偏器的实验装置,有效验证了所建偏振理论模型受输入光偏振态波动影响的正确性。

关键词：谐振式硅基集成光学陀螺光学噪声偏振噪声双折射偏振态交叉耦合

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应用于扫描探针显微镜的石英音叉机械模型研究

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物理学报 2011年第4期60卷 108-113页

作者：华宝成钱建强王曦姚骏恩北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 微纳测控与低维物理教育部重点实验室北京100191 北京航空航天大学应用物理系北京100191

石英音叉作为力传感器广泛地应用于各种扫描探针显微镜,主要涉及石英音叉的同相振动和反相振动两种振动模式.通过实验方法和有限元仿真方法对石英音叉的两种振动模式进行研究,发现石英音叉的双臂之间以及双臂与音叉的基部之间都存在耦... 详细信息

石英音叉作为力传感器广泛地应用于各种扫描探针显微镜,主要涉及石英音叉的同相振动和反相振动两种振动模式.通过实验方法和有限元仿真方法对石英音叉的两种振动模式进行研究,发现石英音叉的双臂之间以及双臂与音叉的基部之间都存在耦合作用,双臂之间的耦合使音叉的反相共振频率升高,双臂与基部之间的耦合使音叉的同相共振频率降低.针对两种振动模式的动态特性建立了石英音叉的机械模型并进行合理简化.简化模型是一个四弹簧三质点系统,计算了简化模型的参数.通过一个音叉臂等效质量变化与音叉反相共振频率变化之间的定量关系证明了简化机械模型能够准确地反映石英音叉应用在扫描探针显微镜中的机械特性.

关键词：扫描探针显微镜石英音叉振动模式机械模型

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多层石墨烯纳米带光电探测器理论与性能分析

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光谱学与光谱分析 2016年第12期36卷 3811-3816页

作者：刘海月牛燕雄尹贻恒丁铭杨碧瑶刘帅北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 微纳测控与低维物理教育部重点实验室北京100191 精密光机电一体化教育部重点实验室北京100191

多层石墨烯具有超宽的光谱吸收范围及独特的光电性能,是制作下一代光电探测器件的理想材料。以石墨烯的带间隧穿理论为基础,提出了一个多层石墨烯纳米带结构的光电探测器模型,纳米带的两端与源极和漏极相连,夹在半导体基质和上下栅极之... 详细信息

多层石墨烯具有超宽的光谱吸收范围及独特的光电性能,是制作下一代光电探测器件的理想材料。以石墨烯的带间隧穿理论为基础,提出了一个多层石墨烯纳米带结构的光电探测器模型,纳米带的两端与源极和漏极相连,夹在半导体基质和上下栅极之间。利用这个模型,建立了多层石墨烯纳米带探测器的光电转换机制,讨论了上栅极电压不同时探测器的工作原理,研究了源-漏极间光电流及暗电流与入射光能量的关系,探讨了探测器的偏置电压,耗尽层长度以及带隙取值对暗电流的影响,并分析了不同参数下探测器响应率以及探测率随入射光能量的变化关系。结果表明,探测器的响应率随纳米带层数的增加而增加,受带隙,耗尽层长度和偏置电压的影响,最大的响应率约为10~3 A·W^(-1);通过限制上栅压,带隙等变量可以控制系统暗电流,增大探测器的探测率,最高探测率约为10~9 cm·Hz^(1/2)·W^(-1)。多层石墨烯纳米带结构可以增强探测器对入射光的吸收,提高探测器的灵敏度以及对弱光的探测能力,实现对太赫兹到远红外波段入射光的有效探测,探测性能远高于许多量子结构和窄带半导体结构的光电探测器。

关键词：石墨烯纳米带光电设备探测

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数字解调自激励频率调制原子力显微镜

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光电子．激光 2011年第10期22卷 1455-1458页

作者：华宝成钱建强杨勇姚骏恩北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 微纳测控与低维物理教育部重点实验室北京100191 北京航空航天大学物理科学与核能工程学院北京100191

研制了以石英音叉探针作为力传感器的频率调制原子力显微镜(FM-AFM)。利用石英音叉具有压电特性且品质因数高的特点,采用正反馈回路控制石英音叉自激振动于实时共振频率处,通过反馈回路中设置自动增益控制环节控制石英音叉振幅恒定;以... 详细信息

研制了以石英音叉探针作为力传感器的频率调制原子力显微镜(FM-AFM)。利用石英音叉具有压电特性且品质因数高的特点,采用正反馈回路控制石英音叉自激振动于实时共振频率处,通过反馈回路中设置自动增益控制环节控制石英音叉振幅恒定;以简单的标定方法,由流经石英音叉的电流定量计算出石英音叉探针的振动幅度;设计了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片的数字锁相环算法,实现了对石英音叉共振频率的数字化解调。结合实验室自制的AFM控制器,实现了频率调制成像功能,得到了多种样品的清晰图像。

关键词：原子力显微镜(AFM) 频率调制模式数字频率解调自激励

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利用计时器芯片和脉冲占空比调制的光电式电压传感器

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光电子．激光 2020年第9期31卷 909-914页

作者：贺雪倩李长胜杨心月康帅博北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083 北京航空航天大学微纳测控与低维物理教育部重点实验室北京100083

提出一种利用计时器芯片和脉冲占空比调制的光电式电压传感器,用于测量直流高电压。利用计时器芯片ICM7555,可以将被测直流高电压转换为脉冲占空比调制信号,并驱动发光二极管(LED)产生脉冲光传感信号;利用单根多模塑料光纤将光传感信号... 详细信息

提出一种利用计时器芯片和脉冲占空比调制的光电式电压传感器,用于测量直流高电压。利用计时器芯片ICM7555,可以将被测直流高电压转换为脉冲占空比调制信号,并驱动发光二极管(LED)产生脉冲光传感信号;利用单根多模塑料光纤将光传感信号传输到光电探测器及信号处理电路,即可获得光电传感信号,通过测量其脉冲占空比,即可解调出被测高电压。分别采用输出脉冲频率和脉冲占空比作为电压传感信号,实验测量了10 kV直流高电压,并比较分析了测量结果的相对误差。结果表明,采用输出脉冲占空比作为电压传感信号时,传感器的相对误差更小,此时测量结果的引用误差低于0.6%。

关键词：直流电压测量脉冲占空比调制光电式电压传感器计时器芯片

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