文章-世纪中文出版社

孙国栋1，2 秦来安1 张巳龙1 何枫1 谭逢富1 靖旭1 侯再红1 《现代物理学报》 2019年6期

摘要:

根据激光雷达方程建立了散射回波信号与大气消光系数边界值之间的非线性方程，以此为依据，提出了利用Broyden算法求解非线性方程确定大气消光系数边界值的新方法.在近地面开展了观测实验，首先分别使用Broyden算法和最小二乘法确定大气消光系数边界值，然后利用Klett反演方法获得消光系数空间分布，按路径积分计算得到两种方法下的大气透过率.同时，在附近开展了1 km路径的水平光单程传输实验直接测量大气透过率，并将此结果作为对比参考标准.将运用两种不同的边界值确定方法得到的水平大气透过率与参考标准值分别从相关性和相对误差两个方面进行了分析.实验结果表明:使用Broyden算法得到的大气透过率与参考标准具有高度的一致性；两者的线性相关系数高达0.968，平均相对误差约为最小二乘法与参考标准值平均相对误差的一半.由此验证了使用Broyden算法确定大气消光系数边界值的可行性和有效性.

基于扩展单粒子模型的锂离子电池参数识别策略下载：45 浏览：352

庞辉《现代物理学报》 2019年4期

摘要:

为了精确识别电动汽车锂离子动力电池的关键状态参数，基于多孔电极理论和浓度理论，建立了一种考虑液相动力学行为的锂离子电池扩展单粒子模型.相较于传统单粒子模型，该模型增加了对负电极表面固体电解质界面膜参数的描述，并考虑了温度和液相浓度变化对锂离子电池关键参数的耦合影响.基于所建立的扩展单粒子模型，提出一种简化的参数灵敏度分析方法和有效的锂电池参数识别策略，用以确定特定工况下的高灵敏度待识别参数，进而利用遗传算法实现参数的优化求解.最后，通过对比分析本文模型和传统单粒子模型的仿真输出电压和相同工况下电池的实验输出电压验证了提出模型和参数识别方法的有效性和可行性，为电池管理系统的健康状态估计提供了理论基础.

基于金刚石色心自旋磁共振效应的微位移测量方法下载：48 浏览：364

王磊1，2 郭浩1，2 陈宇雷1，2 伍大锦1，2 赵锐2 刘文耀1，2 李春明1，2 夏美晶1，2 赵彬彬1，2 朱强1，2 唐军1，2 刘俊1，2 《现代物理学报》 2019年4期

摘要:

基于压电陶瓷精密微位移系统的扫描探测技术是目前精密测量仪器进行微纳区域/结构性能测试的核心系统，但压电陶瓷材料存在迟滞、非线性问题，限制了对微位移分辨能力的提升.本文以金刚石氮空位色心为敏感单元，利用电子自旋效应对磁场强度的高分辨敏感机理，结合永磁体周围不同位置对应的磁场强度变化关系，提出了一种基于金刚石氮空位色心电子自旋敏感机理的微位移检测方法.通过建立电子自旋效应与微位移的关联模型，搭建了相应的微位移测量系统.经实验验证，该系统对微位移测试的灵敏度为16.67 V/mm，检测分辨率达到60 nm，实现了对微位移的高分辨率测量.并通过理论分析，该系统的微位移测量分辨率可进一步提升至亚纳米级水平，为新型微位移测量技术提供了发展方向和研究思路.

高功率宽带射频调制连续激光源下载：49 浏览：356

程丽君1 杨苏辉1，2 赵长明1 张海洋1 《现代物理学报》 2019年3期

摘要:

射频强度调制激光作为激光雷达系统的载波可以有效提高系统的抗干扰和抗散射能力，高功率宽带射频强度调制光源是实现高分辨率远距离探测的关键.本文采用在Nd:YAG激光器的耦合腔中插入一对四分之一波片的方法实现了频差调谐范围为30 MHz—1.5 GHz的双频激光输出，结合光纤振荡功率放大技术，将双频信号光功率放大为50 W.耦合腔双频种子源具有良好的功率和频率稳定性，输出功率为9.5 mW时，功率标准差为0.145 mW，稳定性为1.52%，输出双频激光的频差为250 MHz时，拍频的标准差为1.6144 MHz.种子光进行三级光纤功率放大，得到50 W双频激光输出.放大后的双频激光功率波动范围小于0.1 W，双频拍频的标准差为1.777 MHz，很好地保持了放大之前的功率稳定性和双频频差稳定性.

磁液变形镜的镜面动力学建模和实验验证下载：56 浏览：430

张柱1 吴智政1 江新祥1 王园园1 朱进利1 李峰2 《现代物理学报》 2019年2期

摘要:

磁性液体是磁性纳米微粒分散在基液中形成的具有磁性又具有流动性的稳定胶体.磁性液体的流动性会随着周围磁场的变化而改变，基于磁性液体的变形镜的反射镜面通过液面下方驱动器阵列所产生的局部扰动磁场而变形.磁性液体变形镜与传统的变形镜相比，具有镜面连续平滑、变形行程大、制造成本低、易扩展等优点.本文以基于方形驱动器阵列的磁液变形镜为例，考虑磁性液体受重力场、电场、磁场多物理场耦合的作用，在笛卡尔坐标系中建立了磁液变形镜的动力学模型；然后基于推导出的理论模型，设计了磁液变形镜的结构和参数，并用MATLAB，COMSOL Multiphysics和Tracepro软件联合仿真了磁液变形镜镜面响应性能；最后搭建基于磁液变形镜原型样机的自适应光学系统，测试了磁液变形镜的镜面响应线性度和动力学特性，实验结果验证了所建模型的准确性和磁液变形镜面形控制性能.

晶面偏角对利用Voigt函数法计算硅单晶本征晶格应变的影响下载：64 浏览：395

朱杰姬梦马爽《现代物理学报》 2019年1期

摘要:

研究并制备了不同晶面偏角的Si(111)单晶，经过研磨和抛光使表面粗糙度低至3.4?达到超光滑水平，消除了表面和亚表面损伤层以及其所产生的应力变化.利用高精度X射线衍射仪分别测定了在不同晶面偏角条件下衍射曲线的半高全宽和积分宽度.应用Voigt函数法分析计算了微观应变，通过理论计算和实验对比可知，Si(111)单晶在晶面偏角达到0.749o时，偏角本身所带来的衍射峰半高全宽变化使计算出的应变值误差大于5%.研究结果为其他晶体类似研究提供了重要参考.

光学元件波前畸变对驱动器光路设计的影响下载：51 浏览：443

徐林波1，2 卢兴强1 雷泽民1，2 《现代物理学报》 2018年12期

摘要:

高功率激光驱动器光路设计要考虑像传递、鬼像规避和杂散光管理等多项优化措施.基于衍射光学传播理论，从输出负载能力提升的角度研究大口径光学元件波前特性对驱动器光路设计参数优化的影响.研究表明，驱动器末级光路的排布间隔如果控制在6 m以上，将非常有助于提高激光驱动器的输出负载能力.一般情况下，波前峰谷值达到0.34λ的单块大口径光学元件能使高功率激光的近场光束质量最大下降约10%，达到1.36λ后最大下降约21%；波前分布特性不同的多片大口径光学元件的波前相消叠加有利于降低中频波前部分对装置负载能力的影响，但是，大口径光学元件的非线性效应会加重中频波前对装置输出负载能力的影响；在限定大口径元件损伤阈值20J/cm2的前提下，光路排布紧凑的激光驱动器末级输入激光通量控制在16.8J/cm2之下不易损伤光学元件.相对宽松的光路设计可以进一步提高末级输出激光的平均通量水平，非常有利于激光驱动器装置输出负载能力的提升.

国产光纤实现同带抽运3000W激光输出下载：44 浏览：387

王泽晖1 肖起榕1 王雪娇1 衣永青2 庞璐2 潘蓉2 黄昱升1 田佳丁1 李丹1 闫平1 巩马理1 《现代物理学报》 2018年11期

摘要:

同带抽运是目前实现高功率光纤激光器的有效手段.本文基于同带抽运方式，以国产25/250μm掺镱双包层光纤为增益光纤，构建了全光纤化的主控振荡器功率放大器.实验中采用的国产光纤是中国电子科技集团公司第四十六研究所采用化学气相沉积结合气相-液相复合掺杂工艺制备的，其Yb3+离子的分布更均匀，吸收截面更大，吸收系数更高.实验中，在种子光功率为67.8 W、抽运总功率为3511 W的条件下，实现了3079 W的激光输出，斜效率为85.9%，光束质量M2约为2.14，3dB带宽为1.4nm，这是目前基于国产光纤同带抽运方式实现的最高功率.理论和实验结果表明国产光纤制备技术不断成熟，已经具备承受高功率输出的能力.继续提高抽运功率，优化增益光纤长度，改良散热方式，国产光纤有望实现更高功率的激光输出.

奇异谱分析用于提升双光梳激光测距精度下载：66 浏览：459

曹辉宋有建于佳禾师浩森胡明列王清月《现代物理学报》 2018年8期

摘要:

从含噪数据中提取信号从而提升数据采集系统精度是极为重要的问题.奇异谱分析(singular spectrum analysis，SSA)作为一种无参数频谱估计技术，广泛用于区分系统模型未知情况下的动态系统信号的复杂成分.本文应用SSA方法提取双光梳飞秒激光测距系统中的含噪时间序列的距离信息，数值仿真显示SSA方法可以从含有有色噪声的信号中提取距离信号.实验中，SSA方法成功地从含有量子噪声的测距信号中提取出激光与目标之间的距离信息，提取后的信号有13倍的精度提升.这种方法同样适用于高维信号，如基于飞秒激光测距的高精度、高速率表面形貌测量的图像提取.

基于波长330nm激光激发多色激光导星回波光子数的数值计算与探讨下载：62 浏览：436

刘向远1，2 钱仙妹1 朱文越1 刘丹丹2 范传宇2 周军2 杨欢2 《现代物理学报》 2018年7期

摘要:

采用无模激光器发射波长为330 nm的激光激发多色激光导星，需要考虑脉冲激光重频率、激光带宽、激光初始光斑直径以及大气透过率对回波光子数的影响.通过数值模拟，计算了高斯光束的脉冲激光和连续激光激发多色激光导星在实际大气中后向辐射330 nm和2207 nm波长的回波光子数.数值计算结果表明，在垂直发射和接收的情况下，当到达大气中间层的激光能量为1 W时，连续激光能够获得更多的回波光子数，并且回波光子数几乎无起伏.对于脉冲激光，提高脉冲激光重频率达到50 kHz以上时，多色激光导星330 nm的回波光子数随脉冲重频率的增加趋于有限值；当大气能见度小于5 km且大气相干长度为12.8 cm时，大约需要34 W以上的激光发射能量，才能获得满足使用自然星全倾斜探测的330 nm回波光子数.对于连续激光，相同情况下，大约需要20 W以上的激光发射能量.

绝对测温转动拉曼激光雷达分光系统设计及性能下载：59 浏览：405

李启蒙李仕春秦宇丽胡向龙赵静宋跃辉华灯鑫《现代物理学报》 2018年7期

摘要:

为实现转动拉曼激光雷达的绝对测量温度技术，设计并测试了多通道转动拉曼分光系统.提出了一阶闪耀光栅与光纤Bragg光栅组成的两级并行多通道拉曼分光系统，优化了其核心级联器件(微米级光纤阵列)的参数及光路结构；仿真分析了一级分光系统的分光光路，转动拉曼谱线最大离心伸缩量约为0.0031 nm，离心伸缩比为0.69%；实验测试表明一级分光系统各转动拉曼通道的通道系数均在0.75以上，提取到拉曼光谱的实测中心波长与理论值的最大偏差约为0.0398 nm，偏离度为8.86%，可提供对弹性散射信号27 dB以上的有效抑制，结合已有光纤Bragg光栅二级分光实现高达62 dB弹性散射的抑制效果，可以实现对单条偶转动量子数转动拉曼谱线的精细光谱提取.

高分辨紫外电子轰击互补金属氧化物半导体器件的实验研究下载：59 浏览：366

刘虎林王兴田进寿赛小锋韦永林温文龙王俊锋徐向晏王超卢裕何凯陈萍辛丽伟《现代物理学报》 2018年7期

摘要:

基于真空紫外光电阴极和背照式互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器研制了紫外光响应的电子轰击CMOS(EBCMOS)器件，实现了EBCMOS器件在40 mlx光照度环境下的高分辨探测，电子图像灰度随电子能量的变化呈现出极好的线性关系.对器件成像分辨率测试的结果表明，在电场强度为5000 V/mm时，器件的空间分辨率可以达到25 lp/mm，与国际相关报道水平相当.研制的EBCMOS器件可直接在紫外弱光探测领域应用，如天文观察、高能物理、遥感测绘等，同时也可为下一步研制可见光和近红外敏感的EBCMOS器件提供参考.

非线性晶体产生的空心光束中大尺寸粒子囚禁与导引下载：64 浏览：451

宁效龙王志章裴春莹尹亚玲《现代物理学报》 2018年5期

摘要:

提出了一种基于非线性ZnSe晶体产生的空心光束与光泳力的大尺寸粒子二维囚禁与一维导引、三维囚禁方案.理论上分析并计算了单个非线性ZnSe晶体产生的空心光束内粒子受到的横向与纵向光泳力，纵向光泳力的大小同粒子尺寸与光束尺寸比例的四次方成正比，与空心光束功率成正比，方向与光束传播方向一致.粒子尺寸与空心光束尺寸越接近时，横向光泳力的大小越大.结果表明该光泳力可以实现对大尺寸粒子的二维囚禁，同时可对粒子进行长距离(米量级)一维定向导引；理论上分析并计算了基于双非线性ZnSe晶体产生的局域空心光束内粒子所受横向与纵向光泳力情况，光泳力与系统参数的依赖关系与单个非线性晶体产生的空心光束中的粒子受力情况类似，不同的是该条件下纵向光泳力指向光束中心.结果表明该局域空心光束可以实现大尺寸粒子的三维有效囚禁.基于非线性ZnSe晶体产生的空心光束或者局域空心光束可以作为大尺寸粒子非接触式有效操控的工具，在现代光学以及生物医学中有潜在的应用.

基于量子增强型光纤马赫-曾德尔干涉仪的低频信号测量下载：52 浏览：375

成健1 冯晋霞1，2 李渊骥1，2 张宽收1，2 《现代物理学报》 2018年3期

摘要:

利用低频光通信波段真空压缩态光场可实现基于光纤的量子精密测量.本文利用简并光学参量振荡器实验制备出1550 nm低频真空压缩态光场.在分析频段10—500 kHz范围内压缩态光场的压缩度均达3 dB.用实验制备的1550 nm真空压缩态光场填补光纤马赫-曾德尔干涉仪的真空通道，实现了量子增强型光纤马赫-曾德尔干涉仪，完成了突破标准量子极限的相位调制频率为500 kHz的低频信号测量.与光纤马赫-曾德尔干涉仪相比，测量信噪比提高了2 dB.

基于平衡光学互相关方法的超短脉冲激光相干合成技术下载：47 浏览：351

黄沛1，2，3 方少波2 黄杭东2 侯洵1 魏志义2，3 《现代物理学报》 2018年3期

摘要:

相干合成技术是超快光学领域的重要研究方向之一.当单路脉冲激光的连续谱超过一个倍频程时，精确控制其光谱相位(色散管理)是获得亚周期超短脉冲激光的关键.由于常见的脉冲压缩系统存在光谱带宽限制，因此多通道相干合成技术受到了广泛的关注.本文将充气空心光纤展宽后的超倍频程连续光谱分波段独立压缩，并利用平衡光学互相关方法锁定子脉冲之间的相位延迟，获得了4.1 fs的合成脉冲.实验结果表明相干合成技术在高能量亚周期超快光场调控中存在优势.

基于量子增强型光纤马赫-曾德尔干涉仪的低频信号测量下载：64 浏览：431

成健1 冯晋霞1，2 李渊骥1，2 张宽收1，2 《现代物理学报》 2018年2期

摘要:

利用低频光通信波段真空压缩态光场可实现基于光纤的量子精密测量.本文利用简并光学参量振荡器实验制备出1550 nm低频真空压缩态光场.在分析频段10—500 kHz范围内压缩态光场的压缩度均达3 dB.用实验制备的1550 nm真空压缩态光场填补光纤马赫-曾德尔干涉仪的真空通道，实现了量子增强型光纤马赫-曾德尔干涉仪，完成了突破标准量子极限的相位调制频率为500 kHz的低频信号测量.与光纤马赫-曾德尔干涉仪相比，测量信噪比提高了2 dB.

基于平衡光学互相关方法的超短脉冲激光相干合成技术下载：46 浏览：413

黄沛1，2，3 方少波2 黄杭东2 侯洵1 魏志义2，3 《现代物理学报》 2018年2期

摘要:

相干合成技术是超快光学领域的重要研究方向之一.当单路脉冲激光的连续谱超过一个倍频程时，精确控制其光谱相位(色散管理)是获得亚周期超短脉冲激光的关键.由于常见的脉冲压缩系统存在光谱带宽限制，因此多通道相干合成技术受到了广泛的关注.本文将充气空心光纤展宽后的超倍频程连续光谱分波段独立压缩，并利用平衡光学互相关方法锁定子脉冲之间的相位延迟，获得了4.1 fs的合成脉冲.实验结果表明相干合成技术在高能量亚周期超快光场调控中存在优势.

整体式PLC优化控制下载：14 浏览：376

张固1,2 刘小勤1 沐超1 梅康1,2 《传感器研究》 2020年8期

摘要:

在小型自动化控制领域常采用整体式PLC作为主控单元,整体式PLC具有价格低、体积小、结构简单等优点,但存在无法准确获得伺服电机位置坐标、梯形图扫描时间和原点查找时间较长、输入输出资源浪费等问题。针对这些问题,提出了整体式PLC控制系统优化具体方案。为今后的整体式PLC伺服控制系统选择与应用,提供了指导和参考的价值。

用于金属裂缝检测和测量的微带天线传感器下载：13 浏览：439

康文芳1,2 董和磊1,2 刘龙飞3 李焕1,2 卫凯龙1,2 王鑫1,2 《传感器研究》 2020年5期

摘要:

文中基于微带天线辐射原理设计了用于金属裂缝检测和表征的传感器。传感器实质是由一个金属谐振腔制成,金属谐振腔的谐振频率对传感器的辐射贴片和金属地的电特性极其敏感。把被测金属结构当作传感器的金属地,金属结构的裂缝扩展导致了传感器谐振频率的偏移。因此,通过读取传感器谐振频率的偏移量来检测和表征金属裂缝。从传感器辐射贴片的两个方向对金属裂缝进行了测试,通过实验测试发现:当金属裂缝沿辐射贴片宽度方向存在时,传感器的检测灵敏度是18 MHz/mm,当裂缝沿辐射贴片长度方向存在时,传感器的检查灵敏度是27.5 MHz/mm。传感器由耐高温的氧化铝和金属银浆料制成,因此可以应用到一些高温、高压恶劣环境下。

非平行板电容传感器的微小电容检测电路设计下载：12 浏览：422

李晶于殿泓《传感器研究》 2020年1期

摘要:

为了满足对室内浅层埋线探测的需求,利用电容传感器的边缘效应,设计了非平行板电容传感器的微小电容检测电路。使用multisim软件对交流电桥和差分运放电路进行仿真;实验验证电路功能,并采用MATLAB软件拟合实验数据。实验表明,在频率为10 kHz的正弦波作用下,该电路的电容检测灵敏度可达0.1 V/pF,满足浅层埋线探测系统的灵敏度要求。

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