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可调谐激光器多闭环控制驱动系统设计 被引量：1
1
作者 李永康 朱兴邦 +3 位作者 喻一凡 孙庆旭 朱云波 戴永寿 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第4期98-102,120,共6页
为满足可调谐激光器输出激光的高控制稳定性需求,设计并实现了应用于可调谐激光器的多闭环控制驱动系统。首先,为实现高稳定性电流驱动,基于深度负反馈控制原理设计了电流控制内环,并通过积分补偿和RC滤波回路削弱了噪声和电流波动对激... 为满足可调谐激光器输出激光的高控制稳定性需求,设计并实现了应用于可调谐激光器的多闭环控制驱动系统。首先,为实现高稳定性电流驱动,基于深度负反馈控制原理设计了电流控制内环,并通过积分补偿和RC滤波回路削弱了噪声和电流波动对激光二极管(LD)的干扰;其次,为了防止恒定电流驱动下LD仍存在的功率衰减问题,利用积分电路和光功率二极管(PD)设计了功率控制内环,并应用仪表放大电路消除了环内共模噪声干扰并实现了线性控制;最后,为了实现驱动电流和输出功率的实时调节,应用位置式PID对系统进行外环控制,与内环共同构成了多闭环控制系统。实验结果表明,电流控制稳定度均优于200 ppm,功率控制稳定度优于0.005 dB/h,激光波长稳定度均优于1 pm/h,能够满足可调谐激光器的高控制稳定性需求。 展开更多
关键词 可调谐激光器 自动电流控制 自动功率控制 高稳定性
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基于共面波导结构的晶圆玻片设计
2
作者 王靖杰 占春连 +3 位作者 高涵 赵耀 张集权 刘超 《光子学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期23-32,共10页
采用有限接地板厚度有限介质厚度的共面波导结构设计,根据保角转换理论获得了共面波导电极的理想特性参数,结合实际应用场景,建立仿真模型,通过光刻胶掩膜图形电镀和离子束刻蚀工艺实现了高质量晶圆玻片的制备,并利用矢量网络分析仪对... 采用有限接地板厚度有限介质厚度的共面波导结构设计,根据保角转换理论获得了共面波导电极的理想特性参数,结合实际应用场景,建立仿真模型,通过光刻胶掩膜图形电镀和离子束刻蚀工艺实现了高质量晶圆玻片的制备,并利用矢量网络分析仪对该玻片的电极传输特性进行验证。实验结果表明,所研制的晶圆玻片可用于120 GHz高速光电器件的片上采样信息检测。 展开更多
关键词 电光采样 光电探测器 晶圆玻片 共面波导 湿法刻蚀 离子束刻蚀 传输特性
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溯源至低温辐射计的硅陷阱探测器紫外波段绝对光谱响应度测量（英文） 被引量：6
3
作者 刘长明 史学舜 +5 位作者 陈海东 刘玉龙 赵坤 应承平 陈坤峰 李立功 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期93-97,共5页
介绍了溯源至低温辐射计的紫外绝对光谱响应度测量装置,对硅陷阱探测器在三个激光波长点进行了绝对光谱响应度校准实验.测量了硅陷阱探测器的空间均匀性和非线性系数,分析了影响测量准确度的各不确定度分量.实验表明:硅陷阱探测器在紫... 介绍了溯源至低温辐射计的紫外绝对光谱响应度测量装置,对硅陷阱探测器在三个激光波长点进行了绝对光谱响应度校准实验.测量了硅陷阱探测器的空间均匀性和非线性系数,分析了影响测量准确度的各不确定度分量.实验表明:硅陷阱探测器在紫外波段266、325、379nm三个激光波长点处的绝对光谱响应度测量扩展不确定度分别为0.19%、0.14%、0.11%,可作为紫外波段光辐射功率基准保持和传递的标准探测器,用于提高紫外波段光谱辐射度的校准能力. 展开更多
关键词 紫外波段 硅陷阱探测器 绝对响应度 低温辐射计 空间均匀性 非线性
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基于标准探测器的硅单光子雪崩探测器探测效率测量 被引量：5
4
作者 刘长明 史学舜 +2 位作者 张鹏举 庄新港 刘红博 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期40-46,共7页
针对硅单光子雪崩探测器探测效率高准确度测量的需要,建立了一套溯源至标准探测器的硅单光子探测器探测效率测量装置.首先通过大动态范围高精度衰减产生光子数已知的准单光子源来校准探测器的探测效率,其次对影响探测效率测量的后脉冲... 针对硅单光子雪崩探测器探测效率高准确度测量的需要,建立了一套溯源至标准探测器的硅单光子探测器探测效率测量装置.首先通过大动态范围高精度衰减产生光子数已知的准单光子源来校准探测器的探测效率,其次对影响探测效率测量的后脉冲概率和死时间进行了分析与测量,最后系统分析了各测量不确定度的来源,实现了硅单光子雪崩探测器在632.8nm波长处探测效率测量不确定度达到0.6%(k=2).该装置采用超连续谱光源与单色仪组合输出单色光源,结合标准探测器,可根据需要实现硅单光子雪崩探测器宽波段内的探测效率自动化测量. 展开更多
关键词 硅单光子雪崩探测器 探测效率 后脉冲 死时间 标准探测器
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低温辐射计光功率修正因子测试与分析
5
作者 史学舜 庄新港 +4 位作者 王国权 刘红波 张鹏举 刘长明 周金戈 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期208-216,共9页
为了确保低温辐射计测量准确度,开展了低温辐射计光功率修正因子的研究。介绍了低温辐射计测试系统光路结构和光功率的测量过程。分析了影响低温辐射计光电加热等效替代的四个主要因素。利用搭建的影响因子测试装置,对布儒斯特窗口透过... 为了确保低温辐射计测量准确度,开展了低温辐射计光功率修正因子的研究。介绍了低温辐射计测试系统光路结构和光功率的测量过程。分析了影响低温辐射计光电加热等效替代的四个主要因素。利用搭建的影响因子测试装置,对布儒斯特窗口透过率、杂散光和黑体腔吸收率三个影响因子进行了测试;采用有限元分析方法,对光电加热不等效性因子进行了仿真计算。测试和仿真计算了自主研制低温辐射计光电加热等效替代修正因子,结果显示,布儒斯特窗口在632.8 nm处的透过率为0.996817,杂散光修正因子为0.999013,黑体腔吸收率为0.999950,光电不等效性修正因子为1.009240±0.000010。该研究结果可用于低温辐射计的修正,对低温辐射计各功能模块的设计、测量不确定度的提高以及低温辐射计的研制具有一定参考价值。 展开更多
关键词 光辐射绝对测量 低温辐射计 有限元分析法 修正因子分析
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低温辐射计黑体腔吸收率分析 被引量：4
6
作者 庄新港 刘红博 +4 位作者 张鹏举 史学舜 刘长明 刘红元 王恒飞 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2018-2022,共5页
低温辐射计是目前国际上光辐射功率计量中准确度最高的测量系统,其光辐射测量不确定度可达10-5量级,目前国内仅有少数研究机构从国外引进低温辐射计开展计量研究,亟待发展国产低温辐射计替代进口产品。由于低温辐射计采用低温超导状态... 低温辐射计是目前国际上光辐射功率计量中准确度最高的测量系统,其光辐射测量不确定度可达10-5量级,目前国内仅有少数研究机构从国外引进低温辐射计开展计量研究,亟待发展国产低温辐射计替代进口产品。由于低温辐射计采用低温超导状态下的电替代测量原理进行光辐射功率测量,发展低温辐射计的难点之一在于研制黑体吸收腔这一核心光辐射接收器件,并要求黑体腔在各波长下的吸收率都要达到0.9999以上。为研制超高光谱吸收率的黑体吸收腔,系统性分析了各影响黑体腔光谱吸收率因素,在此基础上利用蒙特卡罗光线追迹方法重点研究了光谱波长、腔体长度、黑材料漫反射系数、黑材料吸收率和入射光空间位置等对斜底黑体腔光谱吸收率的影响。研究结果表明:在300~1100nm波长范围内黑体腔吸收率与其内壁涂黑材料的吸收率呈正相关,且在300~1000nm范围内的吸收率都达到了0.9999以上,其中在700nm处的吸收率取得最大值0.9999415,表明采用该类型黑材料的黑体腔只在300~1000nm范围内满足低温辐射计设计要求,后续需要根据仿真和测试结果对低温辐射计在不同波长下的光电不等效性进行修正;在黑体腔结构和口径确定的情况下,黑体腔吸收率将随腔长增加而逐渐升高,在40mm后变化趋缓,并在65mm后逐渐趋于平衡,考虑到低温辐射计低温舱对腔体尺寸的限制,认为腔体长度与口径之比为6.5时较为合适;黑体腔吸收率还受黑材料的漫反射系数影响,随着黑材料漫反射系数的提高,腔体吸收率呈现近似线性下降,所以在选择黑体腔涂黑材料时,在吸收率等指标相同的情况下应尽量选择镜面吸收黑;黑材料吸收率从0.8到1的变化过程中,腔体吸收率提升了0.05个百分点,且黑材料吸收率为0.92时腔体吸收率可达到0.9999以上,表明黑材料在其有效工作波长范围内任一点的光谱吸收率都要大于0.92;腔体吸收率还受入射光投射的空间位置影响,光线位置越靠近斜底腔顶点处,腔体吸收率越高,但整体吸收率变化不明显,光线位置对腔体吸收率影响只有不到0.004个百分点,几乎可以忽略,认为斜底腔不同位置处的吸收率是均匀的。研究结果对低温辐射计黑体腔研制有一定参考价值。 展开更多
关键词 低温辐射计 黑体腔 吸收率 光线追迹方法
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基于连续和脉冲激光泵浦的相关光子实验比对 被引量：3
7
作者 高冬阳 刘长明 +5 位作者 胡友勃 史学舜 夏茂鹏 李健军 郑小兵 王恒飞 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期100-107,共8页
为在相关光子定标技术工程化过程中选择合适的泵浦机制及相位匹配模式,开展了基于连续和脉冲激光的相关光子比对实验.采用355nm连续激光泵浦偏硼酸钡晶体产生相关光子对,对晶体吸收、透射损耗以及光学元件透过率进行测量和修正,同时使... 为在相关光子定标技术工程化过程中选择合适的泵浦机制及相位匹配模式,开展了基于连续和脉冲激光的相关光子比对实验.采用355nm连续激光泵浦偏硼酸钡晶体产生相关光子对,对晶体吸收、透射损耗以及光学元件透过率进行测量和修正,同时使用基于时间幅度转换的符合测量方法,得到单光子探测器量子效率为59.15%.利用518nm脉冲激光泵浦周期极化磷酸钛氧钾晶体,采用准相位匹配技术获取相同波段的相关光子,基于时间幅度转换的符合测量方法得到单光子探测器量子效率为59%.比对实验结果,两套定标装置方法的测量结果之差在0.25%以内,主要误差来源于单光子探测器的响应非线性、光路透过率修正误差和单光子探测量子效率面非均匀性.实验结果验证了相关光子定标技术可随时随地复现的优点,以及相关光子定标结果不受泵浦机制差异和实验装置差异的影响,可为相关光子技术工程化中的激光器工作模式和相位匹配方式的选择提供参考依据. 展开更多
关键词 辐射定标 自发参量下转换 相关光子 单光子探测器 量子效率
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角度调谐短波红外光谱组件光谱分辨率特性研究 被引量：2
8
作者 庄新港 史学舜 +2 位作者 王恒飞 王丽丽 方家熊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期332-337,共6页
介绍了一种工作于1 355~1 555 nm的新型多通道短波红外光谱组件,并以理论和实验相结合的方式定量研究了入射角度对光谱组件各通道中心波长的影响.实验结果表明,在0~10°斜入射条件下光谱组件各通道中心波长呈现不同程度的短波方向... 介绍了一种工作于1 355~1 555 nm的新型多通道短波红外光谱组件,并以理论和实验相结合的方式定量研究了入射角度对光谱组件各通道中心波长的影响.实验结果表明,在0~10°斜入射条件下光谱组件各通道中心波长呈现不同程度的短波方向偏移现象,偏移程度与入射角度呈正相关.分别绘制出理论和实验中心波长偏移曲线,实验发现在入射角为5°和10°时中心波长平均偏移幅度约为5.7 nm和18.67 nm.此外,参照实验得出的角度偏移曲线对两次不同入射角度条件下的光谱进行插值整合,成功地将光谱组件分辨率从7.5 nm提高到3 nm;在此实验基础上提出了通过改变入射角度发展一种多通道角度调谐光谱组件,进而利用此方法提高光谱组件的测试分辨率.该结论对后续设计光谱组件入射光学系统和提高光谱组件测试分辨率具有一定指导意义. 展开更多
关键词 光谱组件 入射角度 短波红外 多通道分光器 角度调谐
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