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应用光学 2023年第2期44卷 437-443页

作者：陈伟光邓勇张书练南通大学机械工程学院江苏南通226019 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

微片固体激光器具有体积小、寿命长等优点,是精密测量仪器的重要光源。构建了平-平、半外腔的Nd:YAG和Nd:YVO_(4)微片激光器,通过控制压电陶瓷伸缩改变激光器的谐振腔长,同时使用F-P扫描干涉仪和波长计观察纵模和波长。研究了这2种微片... 详细信息

微片固体激光器具有体积小、寿命长等优点,是精密测量仪器的重要光源。构建了平-平、半外腔的Nd:YAG和Nd:YVO_(4)微片激光器,通过控制压电陶瓷伸缩改变激光器的谐振腔长,同时使用F-P扫描干涉仪和波长计观察纵模和波长。研究了这2种微片固体激光器的腔调谐特性,包括腔长与光功率的关系,激光纵模扫过出光带宽过程的光功率和单、双纵模变化的规律。实验结果表明:腔调谐过程中单、双纵模交替出现,腔长和泵浦电流共同影响激光器的输出模式和光功率。

关键词： Nd:YAG Nd:YVO_(4) 腔调谐特性输出模式光功率

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两相对旋转的四分之一波片的激光回馈效应

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应用激光 2024年第2期44卷 138-143页

作者：吴爱华王健邓勇张书练南通大学机械工程学院江苏南通226019 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

为解决激光回馈在测量较小双折射元件的相位延迟时存在锁区的问题,研究组合1/4波片在He-Ne激光器回馈外腔中的回馈效应,通过在回馈外腔中放入两片1/4波片,旋转其中一片波片,改变两波片的快慢轴夹角,会产生偏振跳变现象。实验发现,当两... 详细信息

为解决激光回馈在测量较小双折射元件的相位延迟时存在锁区的问题,研究组合1/4波片在He-Ne激光器回馈外腔中的回馈效应,通过在回馈外腔中放入两片1/4波片,旋转其中一片波片,改变两波片的快慢轴夹角,会产生偏振跳变现象。实验发现,当两波片的快慢轴的夹角改变时,偏振跳变现象一直存在并且跳变点的位置在改变,即组合波片相位延迟可以实现连续变化。当两波片的快慢轴夹角在0°~90°范围内变化时,5次重复实验发现,组合波片的等效相位延迟可从19.79°变化至160.06°,重复测量最大偏差为0.6°,最大标准差为0.25°。组合波片可应用到激光回馈测量微小双折射元件测量当中,作为偏置元件为测量系统调制出所需补偿的相位延迟。

关键词：激光回馈组合波片偏振跳变相位延迟

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充单同位素Ne的HeNe激光器的一种模式竞争与跳变

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红外与激光工程 2022年第4期51卷 209-213页

作者：王琦钱永明张书练南通大学机械工程学院江苏南通226019 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

在一支HeNe激光器腔长增大的过程中观察了其偏振态的变化,发现它的一种偏振态表现为常亮,另一种偏振态表现为常暗,只有换模时,后者才有机会振荡但又会迅速熄灭,同时它们的光强功率也呈反向变化,这说明两种偏振态的模存在强烈的竞争,且... 详细信息

在一支HeNe激光器腔长增大的过程中观察了其偏振态的变化,发现它的一种偏振态表现为常亮,另一种偏振态表现为常暗,只有换模时,后者才有机会振荡但又会迅速熄灭,同时它们的光强功率也呈反向变化,这说明两种偏振态的模存在强烈的竞争,且在换模过程中发生了模式跳变,目前尚无对这种现象的具体报道。研究了激光器两种正交模式在腔长调谐时的纵模特性及两种偏振态的光强调谐曲线在频差调整前后的变化,由分析可知:增益介质仅为单同位素Ne是引起两种正交模式偏振异常的原因,并阐述了单同位素Ne对模式竞争的影响。

关键词：频率分裂 HeNe激光器单同位素Ne 模式竞争

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基于IGCF-IBSCF算法和BCF-IBPSO-NESN算法的工业机器人末端执行器位姿重复性检测

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机械工程学报 2024年第19期60卷 71-87页

作者：于振刘海林裘祖荣安琪齐鲁工业大学(山东省科学院)海洋仪器仪表研究所青岛266061 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 清华大学机械工程系北京100084

工业机器人在智能制造领域具有举足轻重的地位,其末端执行器位姿的重复性是衡量机器人完成精密作业能力的重要指标。针对机器人末端执行器的位姿重复性在线检测,提出了基于方向余弦的位姿重复性测量的理论模型,设计了一种基于改进的高... 详细信息

工业机器人在智能制造领域具有举足轻重的地位,其末端执行器位姿的重复性是衡量机器人完成精密作业能力的重要指标。针对机器人末端执行器的位姿重复性在线检测,提出了基于方向余弦的位姿重复性测量的理论模型,设计了一种基于改进的高斯曲线拟合-改进的B样条曲线拟合(IGCF-IBSCF)算法和最小二乘曲线拟合-改进的贝叶斯粒子群优化-非线性回声状态网络(BCF-IBPSO-NESN)算法的位姿重复性检测方法,通过获取十字线偏角和中心点位置,实现了机器人末端执行器位姿重复性的多点测量。实验结果表明:测量系统的位移测量精度为±1.5μm,角度测量精度为±2"。所述方法可用于工业机器人末端执行器的位姿重复性在线检测。

关键词：位姿重复性检测高斯曲线拟合-改进的B样条曲线拟合算法最小二乘曲线拟合-改进的贝叶斯粒子群优化-非线性回声状态网络算法工业机器人末端执行器

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高斯光束准直倍率的研究及再讨论

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光学学报 2021年第9期41卷 153-157页

作者：田明旺王一帆张书练谈宜东清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室北京100084

基于高斯光束q参数变换理论严格推导出倒置望远系统对高斯光束的准直倍率,结果表明,在不考虑透镜遮挡条件下,倒置望远系统对高斯光束的准直倍率仅与几何压缩比有关,与高斯光束的束腰半径及物距无关。进一步研究发现,在适当的近似前提下... 详细信息

基于高斯光束q参数变换理论严格推导出倒置望远系统对高斯光束的准直倍率,结果表明,在不考虑透镜遮挡条件下,倒置望远系统对高斯光束的准直倍率仅与几何压缩比有关,与高斯光束的束腰半径及物距无关。进一步研究发现,在适当的近似前提下,本文推导结果可与激光原理教材中的相关推导获得统一。对本文算法进行仿真,结果显示,在满足激光原理教材讨论的条件下,本文得到的准直倍率与其所得结果相一致。本文所得高斯光束经倒置望远系统的准直倍率可以为相关科研与工程实践活动中的准直操作部分提供更准确的参考。

关键词：激光光学高斯光束准直倍率

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激光回馈精密测量技术及应用

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计测技术 2024年第1期44卷 30-42页

作者：谈宜东彭程清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

介绍了激光回馈干涉的理论模型,阐述了激光回馈测量灵敏度高、装置结构简单、可自准直、能够对非合作目标进行精密测量的技术特点。分析了激光回馈测量相较传统干涉测量的优势,探讨了激光回馈测量技术在工业和科研领域中的应用方向,包... 详细信息

介绍了激光回馈干涉的理论模型,阐述了激光回馈测量灵敏度高、装置结构简单、可自准直、能够对非合作目标进行精密测量的技术特点。分析了激光回馈测量相较传统干涉测量的优势,探讨了激光回馈测量技术在工业和科研领域中的应用方向,包括位移、角度、振动、绝对距离测量等,指出利用频率复用、偏振复用、(准)共路等技术可提高回馈测量的实际应用性能。最后展望了激光回馈技术的发展前景,为推动回馈技术的广泛应用提供借鉴。

关键词：精密测量激光回馈自混合干涉高灵敏度

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光纤激光中光纤熔丝损伤研究进展

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中国激光 2021年第15期48卷 81-105页

作者：田佳丁肖起榕李丹张政尹皓玉闫平巩马理清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室北京100084 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

光纤熔丝损伤是一种发生在正在传光的光纤中的链式损伤效应,从1987年首次被发现至今,已在几乎所有类型的光纤中被观察到。它具有类似燃烧的导火索的外观,可以在条件合适时自发发生,并沿着光纤正在传光的反方向快速传播至整个系统,不可... 详细信息

光纤熔丝损伤是一种发生在正在传光的光纤中的链式损伤效应,从1987年首次被发现至今,已在几乎所有类型的光纤中被观察到。它具有类似燃烧的导火索的外观,可以在条件合适时自发发生,并沿着光纤正在传光的反方向快速传播至整个系统,不可逆地毁坏其经过的光纤组件,因而对光纤系统,特别是高功率光纤激光器,构成严重威胁。本文结合作者团队对于光纤熔丝损伤效应十余年的观测和研究,全面回顾了有关光纤熔丝损伤效应的历史和最新研究进展,介绍了目前已知的光纤熔丝损伤关键物理过程、预防和阻断方法,以及光纤熔丝损伤本身的应用,并展望了未来相关研究的热点方向和重点问题。

关键词：激光光学光纤熔丝损伤高功率光纤激光损伤预防监测和阻断传播光纤内微腔光纤传感

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级联泵浦高功率掺镱光纤激光器:进展与展望

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中国激光 2021年第15期48卷 60-80页

作者：肖起榕田佳丁李丹齐天澄王泽晖于伟龙吴与伦闫平巩马理清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室北京100084 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

级联泵浦的高功率掺镱光纤激光器在近年快速发展,已经成为获取具有优异光谱特性、高亮度、高功率激光光束的重要技术途径。以高功率1018 nm光纤激光器为代表的高亮度级联泵浦激光源的研究和应用,给包括传统波长掺镱光纤激光、高功率随... 详细信息

级联泵浦的高功率掺镱光纤激光器在近年快速发展,已经成为获取具有优异光谱特性、高亮度、高功率激光光束的重要技术途径。以高功率1018 nm光纤激光器为代表的高亮度级联泵浦激光源的研究和应用,给包括传统波长掺镱光纤激光、高功率随机光纤激光、拉曼光纤激光在内的众多高功率光纤激光领域带来突破性的性能提升。本文总结回顾了级联泵浦高功率掺镱光纤激光器的最新研究进展,介绍了当前实现高性能输出的级联泵浦高功率光纤激光所应用的主要关键技术,并展望了未来研究的方向和挑战。

关键词：激光器高功率光纤激光器级联泵浦 1018 nm光纤激光器随机光纤激光拉曼光纤激光

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飞秒激光与透明硬质材料的相互作用:从相变机理到永久光存储

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中国激光 2023年第18期50卷 59-73页

作者：刘姿廷袁一鸣李子越龚伟张栩赵新景王熠李臻赜王磊吉林大学电子科学与工程学院集成光电子国家联合重点室吉林长春130012 吉林大学物理学院吉林长春130012 清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室北京100084

随着大数据时代的来临,利用飞秒激光在透明硬质材料中写入数据形成永久光存储的技术成为高容量、长寿命冷数据的一种理想存储方案,具有广阔的应用前景。本文从飞秒激光永久光存储发展存在的问题出发,梳理了近20年来超快激光与透明硬质... 详细信息

随着大数据时代的来临,利用飞秒激光在透明硬质材料中写入数据形成永久光存储的技术成为高容量、长寿命冷数据的一种理想存储方案,具有广阔的应用前景。本文从飞秒激光永久光存储发展存在的问题出发,梳理了近20年来超快激光与透明硬质材料相互作用的机制,总结了飞秒激光诱导相变的类型和过程,展示了其在光存储方面的应用;同时,从写入速度和容量角度出发,介绍了最新的脉宽调制效应和热调制高重复频率直写技术,阐述了五维永久光存储目前面临的挑战以及可行的解决办法。

关键词：激光技术永久光存储超快激光加工光与物质相互作用相变

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注射器内空气辅助萃取-小型便携式质谱法现场快速检测纺织品中的12种有害染料

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分析化学 2022年第5期50卷 757-763页

作者：华韵晨倪章郭项雨陈萌白桦马潇潇李晓旭马强苏州大学机电工程学院中国检验检疫科学研究院清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室

采用注射器内空气辅助萃取技术，结合自主研发的小型化线形离子阱质谱仪，建立了纺织品中12种有害染料的现场快速检测方法。通过具有微小内径的金属中空针尖，可使空气以较高速率进入注射器内，扰动萃取溶剂形成湍流漩涡，从而高效萃取... 详细信息

采用注射器内空气辅助萃取技术，结合自主研发的小型化线形离子阱质谱仪，建立了纺织品中12种有害染料的现场快速检测方法。通过具有微小内径的金属中空针尖，可使空气以较高速率进入注射器内，扰动萃取溶剂形成湍流漩涡，从而高效萃取注射器内的纺织品样品。对注射器内空气辅助萃取的流体动力学进行模拟分析，并对萃取溶剂、萃取次数及喷雾电压等条件进行了优化。萃取完成后，萃取溶剂可在注射器针尖处形成电喷雾，采用小型便携式质谱仪进行检测。本方法对12种染料的检出限为0.15～2.50 mg/kg,定量限为0.40～6.00 mg/kg,回收率在80.1%～106.4%之间，相对标准偏差为7.5%～15.6%。本方法简便高效，可用于纺织品样品的现场快速检测。

关键词：注射器内空气辅助萃取小型便携式质谱现场快速检测纺织品染料

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