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中国激光 2024年第19期51卷 66-85页

作者：肖起榕齐天澄李丹杜山山王乐乐符国浩阳优司李冠中张逸杰闫平巩马理柳强清华大学精密仪器系北京100084 时空信息精密感知技术全国重点实验室北京100084

光纤随机激光器结合了光纤波导和随机激光器的特有优势,近年来快速发展成为获得高时域稳定性、高空间亮度、低相干性、高功率激光光束的重要途径。不同于点反馈机制的传统固定腔长光纤激光器,光纤随机激光器为高性能光纤激光的输出功率... 详细信息

光纤随机激光器结合了光纤波导和随机激光器的特有优势,近年来快速发展成为获得高时域稳定性、高空间亮度、低相干性、高功率激光光束的重要途径。不同于点反馈机制的传统固定腔长光纤激光器,光纤随机激光器为高性能光纤激光的输出功率提升和谱段拓展开辟了全新的道路。本文总结回顾了光纤随机激光器以其时域稳定和波长灵活的特性赋能高功率、新波长光纤激光产生的最新研究进展,介绍了光纤随机激光器以其高亮度和低相干特性在当前的实际应用情况,并展望了其未来的发展方向和可能面临的挑战。

关键词：高功率光纤激光光纤随机激光受激拉曼散射超连续谱产生无散斑成像

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基于几何负刚度弹簧结构的超低频有源垂直隔振系统研制

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地球物理学报 2024年第12期67卷 4515-4521页

作者：伍康徐子涵周铁生要佳敏郭梅影张嵘清华大学精密仪器系北京100084 时空信息精密感知技术全国重点实验室北京100084

绝对重力仪在地球物理、精密计量、资源勘探等科学研究和工程技术领域有广泛应用.地面振动噪声严重制约绝对重力测量精度.超低频垂直隔振系统可以显著提高绝对重力测量精度.本文研制的超低频有源垂直隔振系统,利用几何负刚度弹簧结构静... 详细信息

绝对重力仪在地球物理、精密计量、资源勘探等科学研究和工程技术领域有广泛应用.地面振动噪声严重制约绝对重力测量精度.超低频垂直隔振系统可以显著提高绝对重力测量精度.本文研制的超低频有源垂直隔振系统,利用几何负刚度弹簧结构静刚度大、动刚度小的优点,以其替代经典垂直隔振系统中的负载支撑弹簧,通过精密位移检测和伺服反馈控制实现超长的谐振周期.本文详细介绍了该系统的等效物理模型和控制模型,推导了闭环系统的传递函数.所研制的样机闭环周期超过20 s,相关试验验证了系统可以支撑绝对重力仪实现微伽级高精度测量,并且可以在实验室环境下长期稳定工作.该系统的负载安装在结构顶部,适用于激光干涉和原子干涉两种体制的绝对重力仪.

关键词：垂直隔振超低频几何负刚度绝对重力仪

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镉离子微波钟研究进展

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仪器仪表学报 2024年第2期45卷 17-30页

作者：苗胜楠张建伟王力军时空信息精密感知技术全国重点实验室北京100084 精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 清华大学精密仪器系北京100084 清华大学物理系北京100084

基于囚禁离子的微波原子钟在小型化及可移动方面具有优势,因而受到广泛关注。其中,113 Cd+离子因其所需激光数量少,基态超精细能级分裂大等优势,成为新一代实用离子微波钟的主要候选离子。近几十年来,国内外多个实验团队开展了镉离子微... 详细信息

基于囚禁离子的微波原子钟在小型化及可移动方面具有优势,因而受到广泛关注。其中,113 Cd+离子因其所需激光数量少,基态超精细能级分裂大等优势,成为新一代实用离子微波钟的主要候选离子。近几十年来,国内外多个实验团队开展了镉离子微波钟的研究工作。本文按照时间顺序,详细介绍了国内外不同实验团队在镉离子微波钟研究方面采用的技术路线及最新进展。

关键词：镉离子微波钟缓冲气体冷却激光冷却协同冷却

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光纤时间频率同步技术及应用

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仪器仪表学报 2024年第2期45卷 47-62页

作者：陈雨锋王波清华大学精密仪器系北京100084 时空信息精密感知技术全国重点实验室北京100084 光子测控技术教育部重点实验室北京100084 中国兵器工业导航与控制技术研究所北京100089

时间是人类目前测量和复现不确定度指标最高的物理量,代表了人类科技发展的最高水平。光纤时频同步技术经过几十年的发展,目前已广泛应用于量子计量、射电干涉测量、定位导航、现代通信、电力电网、高能物理、大地测量等诸多领域,成为... 详细信息

时间是人类目前测量和复现不确定度指标最高的物理量,代表了人类科技发展的最高水平。光纤时频同步技术经过几十年的发展,目前已广泛应用于量子计量、射电干涉测量、定位导航、现代通信、电力电网、高能物理、大地测量等诸多领域,成为人类社会高效运行的重要支撑。得益于光纤时频同步技术的高可靠性和高稳定度,综合原子时“分布式”和“实时性”这一长期存在的矛盾得到了解决。文章介绍了光纤时频同步技术的发展历史、各技术路径的研究现状,以及基于北京地区光纤时频同步网生成的分布式实时综合原子时。在此基础上,指出光纤时频同步的发展重点正从技术研究转为大规模网络化应用,开展基于光网络的多功能、多应用融合研究,实现一体化通信、感知、计算、测量、控制,将是未来的重要发展趋势。

关键词：光纤网络时间同步频率同步光载射频综合原子时

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基于固定时间模型参考方法的倾转旋翼无人机姿态控制

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自动化学报 2025年第5期51卷 972-984页

作者：朱纪洪张骁骏杨赟杰袁夏明清华大学精密仪器系时空信息精密感知技术全国重点实验室中航工业成都飞机设计研究所

倾转旋翼无人机动力学特性复杂,过渡过程中的变速变构型特性导致系统具有较大的模型不确定性,且容易受到阵风扰动等影响,对姿态控制律设计提出很高要求.针对该问题,本文建立一种扰动观测器结合终端滑模补偿器的模型参考姿态控制方法.基... 详细信息

倾转旋翼无人机动力学特性复杂,过渡过程中的变速变构型特性导致系统具有较大的模型不确定性,且容易受到阵风扰动等影响,对姿态控制律设计提出很高要求.针对该问题,本文建立一种扰动观测器结合终端滑模补偿器的模型参考姿态控制方法.基于齐次系统理论设计固定时间收敛扰动观测器,实现对倾转旋翼无人机未建模动态和外部扰动的准确估计;基于一种新型非线性饱和函数设计固定时间收敛终端滑模控制器,结合低通滤波实现对指令的快速高品质跟踪;为进一步解决控制奇异性问题,提出在纵轴附近邻域对控制器的改进策略.仿真结果表明,所提方法在应对倾转旋翼无人机模型不确定性和外部扰动方面具有较强的鲁棒性,相比基于有限时间稳定性理论的模型参考姿态控制方法,固定时间收敛控制提供了更高的控制精度和更平滑的输出.

关键词：倾转旋翼无人机姿态控制固定时间收敛模型参考控制滑模控制

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全息体视图——从打印到计算(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 85-99页

作者：付星石子健常河彬柳强闫兴鹏清华大学精密仪器系激光与光子技术研究所北京100084 时空信息精密感知技术全国重点实验室北京100084 陆军装甲兵学院信息通信系北京100072

全息体视图可利用光学打印、计算机生成方法获得,具有制作简单、视觉效果真实等特点,有望应用在大幅面全息显示、增强现实(AR)和虚拟现实(VR)等领域中。介绍全息体视图光学打印技术的写入方法的发展和打印装置的更新,以及计算全息体视... 详细信息

全息体视图可利用光学打印、计算机生成方法获得,具有制作简单、视觉效果真实等特点,有望应用在大幅面全息显示、增强现实(AR)和虚拟现实(VR)等领域中。介绍全息体视图光学打印技术的写入方法的发展和打印装置的更新,以及计算全息体视图中计算方法的迭代和计算速度的提升,讨论了当前面临的挑战,并对全息体视图的未来发展进行了展望。

关键词：三维显示全息体视图打印技术计算方法

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光纤网络的新机遇——时间频率同步和信息感知

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物理 2023年第7期52卷 482-491页

作者：王波陈雨锋王贯清华大学精密仪器系时空信息精密感知技术全国重点实验室光子测控技术教育部重点实验室北京100084

光纤网络是人类最大的基础设施之一,它支撑着人类社会信息传输与交互的需求。在通信这一本征功能之外,进一步挖掘光纤网络在精密测量、信息感知等领域的功能,实现通感算测控一体化,将带来光纤网络的新机遇。文章简要介绍了光纤时间频率... 详细信息

光纤网络是人类最大的基础设施之一,它支撑着人类社会信息传输与交互的需求。在通信这一本征功能之外,进一步挖掘光纤网络在精密测量、信息感知等领域的功能,实现通感算测控一体化,将带来光纤网络的新机遇。文章简要介绍了光纤时间频率同步的基本原理、研究进展,以及在国际大科学工程——平方公里阵列(SKA)等射电阵列上的应用。同时,还介绍了光网络振动信息感知的研究进展,特别是在提升振动定位精度和交通信息感知方面的工作。

关键词：光纤网络时间频率同步振动信息感知时移方差

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保罗离子阱中离子二阶多普勒频移评估

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宇航计测技术 2024年第5期44卷 68-73页

作者：苗胜楠郑莹张升康陈海军张建伟王力军时空信息精密感知技术全国重点实验室精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 清华大学精密仪器系北京100084 清华大学物理系北京100084 北京无线电计量测试研究所北京100039 中国电子科技集团公司第十二研究所北京100015

主要研究了保罗离子阱中被囚禁离子二阶多普勒频移(The Second-order Doppler Frequency Shift,SODFS)的评估。保罗阱中离子的运动由宏运动、微运动和额外微运动三部分组成。目前,关于离子额外微运动的研究较少,文中对此进行了详细研究... 详细信息

主要研究了保罗离子阱中被囚禁离子二阶多普勒频移(The Second-order Doppler Frequency Shift,SODFS)的评估。保罗阱中离子的运动由宏运动、微运动和额外微运动三部分组成。目前,关于离子额外微运动的研究较少,文中对此进行了详细研究。基于离子密度在径向均匀分布的假设,文中提出了一种用于评估阱中温度低于100 mK离子系综的二阶多普勒频移的模型。该模型考虑了离子三种运动对二阶多普勒频移的贡献。通过实验以及分子动力学仿真,验证了模型的有效性。文中提出的模型能用于评估保罗阱中被囚禁离子的二阶多普勒频移,适用于离子光钟、离子微波钟,尤其适用于基于大离子云的激光冷却离子微波钟。

关键词：多普勒频移分子动力学离子阱

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1 μm高功率连续激光对不锈钢辐照毁伤特性

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光学精密工程 2025年第6期 874-883页

作者：王喜辉刘骁征张海涛寇雨馨孟阔北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院清华大学精密仪器系时空信息精密感知技术全国重点实验室沈阳飞机设计研究所

本研究通过一系列仿真模拟和实验观测，深入分析了1 μm高功率连续激光对304不锈钢的毁伤过程，重点探讨了不同功率密度、材料厚度以及热-力耦合作用对材料烧穿时间的影响及其变化规律。研究结果表明，随着不锈钢厚度的增加，热应力和... 详细信息

本研究通过一系列仿真模拟和实验观测，深入分析了1 μm高功率连续激光对304不锈钢的毁伤过程，重点探讨了不同功率密度、材料厚度以及热-力耦合作用对材料烧穿时间的影响及其变化规律。研究结果表明，随着不锈钢厚度的增加，热应力和温度梯度对材料变形和裂纹形成的影响加剧，导致击穿所需的激光功率密度和时间也相应增加，热应力的贡献进一步加速了材料的破坏过程，尤其是在较高功率密度下，热变形与应力集中显著影响材料的力学性能，导致厚度为0.5～2 mm的304不锈钢在高功率连续激光辐照下的击穿毁伤阈值存在显著差异，最终通过数值分析和数据拟合方式获得了激光辐照时间与材料厚度、击穿阈值之间的函数关系，以实现定量评估高功率连续激光对304不锈钢的击穿和毁伤特性。

关键词：连续激光不锈钢击穿阈值毁伤效应

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基于两级控制分配的倾转旋翼无人机飞行控制

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智能科学与技术学报 2025年第1期7卷 114-127页

作者：廖文安张骁骏邓金来杨赟杰清华大学精密仪器系北京100084 时空信息精密感知技术全国重点实验室北京100084 中航工业成都飞机设计研究所四川成都610091

作为一种特种机器人,倾转旋翼无人机展现出了其在复杂环境中执行任务的巨大潜力。为提高其自主性和对复杂环境的适应性,对鲁棒的飞行控制律和控制分配算法进行了研究。针对倾转旋翼无人机不同飞行模式中控制策略和舵面操纵效能变化大的... 详细信息

作为一种特种机器人,倾转旋翼无人机展现出了其在复杂环境中执行任务的巨大潜力。为提高其自主性和对复杂环境的适应性,对鲁棒的飞行控制律和控制分配算法进行了研究。针对倾转旋翼无人机不同飞行模式中控制策略和舵面操纵效能变化大的特点,提出了基于两级控制分配的级联式飞行控制框架。针对不同的控制模式设计顶层控制器,基于加权广义逆方法的力控制分配模块生成姿态角指令,设计力矩控制分配模块生成实际操纵量。姿态控制器采用双闭环控制结构,结合扰动观测器提高对外部扰动的鲁棒性。最后,通过全流程仿真和干扰条件下过渡仿真验证了飞行控制框架和控制器的有效性和鲁棒性。

关键词：飞行控制倾转旋翼无人机控制分配加权广义逆方法

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