Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Space Photoelectric Detection and Perception of Ministry of Industry and Information Technology, College of Astronautics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China
2 College of Science, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211106, China
A novel infrared broadband nonlinear optical limiting (NOL) technology based on stimulated Brillouin scattering (SBS) in fiber is proposed. The fiber allows a weak infrared laser to pass through, but blocks an intense laser with the same wavelength due to the SBS effect. This NOL technology has been experimentally proved to have excellent NOL performance for incident pulsed lasers with a typical infrared wavelength of 3.6 µm. The linear transmissions of 1 m and 0.5 m fibers are higher than 90%, and the lowest nonlinear transmissions are reduced to 0.89% and 1.23%, respectively.
nonlinear optical limiting stimulated Brillouin scattering As2Se3 fiber Chinese Optics Letters
2022, 20(3): 031902
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
压电陶瓷已广泛应用于检测、通讯等各个领域。该文采用外差式激光干涉测量法, 开展了压电陶瓷振动特性研究。首先给出了激光外差干涉测振仪测试压电陶瓷振动特性的测量方法, 并通过实验测得了压电陶瓷片单点振动的频率响应曲线, 同时测量了径向直线上若干点的振动频响曲线, 进而进行了整个压电陶瓷圆环表面在其谐振频率点的振动测量。实验结果表明, 实测压电陶瓷片的谐振频率为30 710 Hz, 与其产品标定值30 000 Hz存在710 Hz偏差。其圆环表面振动的振型具有不对称性, 这对压电陶瓷的应用设计提供了指导意义。
激光干涉仪 压电陶瓷 外差检测 振动分析 频率响应 信号处理 laser interferometer piezoelectric ceramic heterodyne detection vibration analysis frequency response signal processing
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
采用ZEMAX对单点激光测振仪中的扩束聚焦镜进行了分析设计。首先对高斯氦氖激光光源进行了模拟，然后计算了系统的初始结构。分析了前透镜移动距离与激光聚焦距离的关系，获得了不同聚焦距离下的光斑尺寸。最后设计了可调扩束聚焦系统的机械结构。该结构具有调节平滑，前透镜不旋转的特点，减小了由旋转透镜带来的误差。
激光器 激光光学 扩束聚焦镜 高斯光束 激光与光电子学进展
2017, 54(6): 061409
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对离心式微流控生化分析芯片的结构特点，设计了一种基于吸光度检测技术的光探测系统。通过双波长检测方法降低了闪烁氙灯光强输出稳定性差对吸光度检测结果的影响，采用同步触发的定位方式实现了检测过程中芯片的精确定位，并分析了进样误差对吸光度检测结果的影响。实验结果显示，采用双波长检测方法时系统吸光度重复性为0.0994% CV(变异系数)；同步触发定位误差极小，在该种定位方式下的吸光度重复性为0.1429% CV；样品与试剂的进样重复性小于2% CV，满足国家标准。该系统结构简单，易于集成，检测结果稳定可靠，在医学临床诊断领域具有重要的实用价值。
生物光学 光探测系统 吸光度检测 定位误差 进样误差 微流控芯片 激光与光电子学进展
2015, 52(12): 121701
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京100049
为了满足小卫星姿态控制飞轮系统热设计的要求, 对飞轮系统的热特性进行了分析和试验验证。根据飞轮运行工况, 分别对飞轮系统机械损耗和电控损耗进行了理论计算, 确定了系统主要热源点的分布情况。然后, 依据系统拓扑结构, 建立了整机的等效热网络模型; 采用有限元法, 分别对飞轮相关组件和整机在卫星连续侧摆工况下的热特性进行了分析。最后, 研制了实验样机, 并对样机进行了热真空试验。在经过8 h卫星连续侧摆机动工况下的实验结果表明: 当环境温度为45.0 ℃时, 监测点最后平衡温度约为57.8 ℃, 相对于有限元分析结果的53.2 ℃, 误差为8.6%, 表明热分析结果与试验结果吻合度较好, 可为姿态控制飞轮系统的热设计提供重要参考。
小卫星 姿态控制飞轮 热设计 等效热网络 有限元法 small satellite attitude control flywheel thermal design equivalent thermal network Finite Element Method (FEM)
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
针对卫星姿态控制用反作用飞轮小型化的要求，设计了采用印刷电路板(PCB)定子绕组形式的轴向磁通反作用飞轮系统，并研究了PCB定子绕组的布线形式。根据系统设计方案和工艺的要求，采用理论分析与有限元仿真相结合的方法，研究了螺旋形绕组的反向转矩产生机理，对比分析了螺旋形和波形PCB定子绕组对飞轮驱动电机性能的影响，并分别对采用两种形式定子绕组的飞轮样机进行了地面性能测试。试验结果表明，飞轮工作在额定转速5 000 r/min时，采用波形定子绕组比采用螺旋形定子绕组时的电机功耗降低了26.2%，电磁效率降低了0.8%。试验结果验证了理论分析与仿真结果的正确性，为PCB定子绕组型轴向磁通永磁电机的工程化应用提供了参考。
反作用飞轮 印刷电路板定子绕组 轴向磁通永磁电机 有限元 reaction flywheel Printed Circuit Board (PCB) stator winding axial flux permanent magnet motor Finite Element Analysis (FEA)
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了在微流控芯片上形成封闭的微通道等功能单元,克服热压键合中微流控结构的塌陷和热压所致芯片微翘曲对后续键合的影响,提出了一种适用于硬质聚合物微流控芯片的黏接筋与溶剂协同辅助的键合方法.以聚碳酸酯(PC)微流控芯片为研究对象,通过热压法在PC微流控芯片上的微通道两侧制作凸起的黏接筋,通过化学溶剂丙酮微溶PC圆片的表面,然后将PC圆片与带有黏接筋的PC微流控芯片贴合、加压、加热,从而实现微流控芯片的键合.分析了键合机理,并对键合工艺参数进行了优化.实验结果表明:键合质量受丙酮溶剂溶解PC圆片的时间和键合温度的影响,能够保证键合质量的最佳键合温度为80~90°,溶解时间为35~45 s,芯片的键合总耗时为3 min.与已有键合工艺相比,所提出的黏接筋与溶剂辅助键合工艺有效提高了键合效率.该键合方法不仅适用于具有不同宽度尺寸微通道的微流控芯片,还可扩展用于不同材料的硬质聚合物微流控芯片.
微流控芯片 键合工艺 黏接筋 聚碳酸酯 丙酮溶剂 热压 microfluidic chip bonding process bonding tendon polycarbonate(PC) acetone hot embossing
1 长春理工大学 机电工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
针对微流控芯片对紫外探测的性能要求,设计了探测器前置放大电路。通过理论分析和计算机仿真给出了光电探测器放大电路分析设计的一般方法,使得所设计的电路可同时满足稳定性和快速性的要求。经实验证实,所设计的电路可很好地满足微流控芯片对340 nm紫外探测的要求,并达到较高探测精度。
微流控芯片 光电探测器 前置放大电路 lab-on-a-chip photoelectric detector preamplifier
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
为了克服离心式微流控芯片上血清提取对虹吸管亲水性的依赖,保证离心式微流控芯片功能的稳定性和可靠性,在芯片上设计了连接于血液分离腔的压缩空气腔,实现了高转速下血液的分离。基于压缩空气的辅助作用,并通过转速降低导致压缩空气腔内所储存气体压强的释放对血清的泵送作用,实现了离心式微流控芯片上血清的定量提取。基于等温气体的热力学平衡理论,分析了压缩空气腔压缩体积和虹吸管内液面位置与电机转速之间的关系,给出了基于压缩空气辅助作用的离心式血清提取结构的设计规律。以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基材,采用CO2激光加工工艺,制作了离心式血清提取芯片,并测试了不同转速下被压缩气体的体积和血清液面在虹吸管中的位置。实验结果表明：转速为4000 r/min时,空气的被压缩量为8.7 μL,虹吸管能有效抑制全血溢出以防止全血进入血清提取腔;当转速降为1 000 r/min时,压缩气体所储存压强得到释放,克服了离心力,并驱动血清流过虹吸管最高点,进而实现血清的定量提取。
压缩空气泵 离心式微流控芯片 血清提取 虹吸阀 离心力 compressed air pump CD-like microfluidic chip plasma extraction siphon valve centrifugal force 光学 精密工程
2014, 22(10): 2733
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
考虑小卫星用反作用飞轮系统小型化的要求, 提出了飞轮电机体积最小时的电枢尺寸确定方法,并设计了一种定子无铁芯式反作用飞轮系统。为防止磁路饱和, 将多学科优化设计方法应用于飞轮转子结构和电机磁场联合设计中, 并采用外罚函数法及序列二次规划算法(SQP)组合优化策略对飞轮系统进行多目标优化设计。选取飞轮转子质量最小和电机气隙磁通密度最大为优化目标, 以最大等效应力、一阶共振频率、极转动惯量、磁饱和等作为约束条件, 将iSIGHT软件作为优化平台, 集成有限元软件ANSYS实现了优化过程, 最后依据优化结果制造出飞轮样机。优化结果表明, 优化后飞轮转子质量由0.73 kg减小到0.67 kg, 减小了8.22%, 气隙磁通密度由0.376 T增大到0.401 T, 增大了6.65%。设计的优化方法提高了飞轮设计的合理性, 推动了飞轮系统的小型化研究。
小卫星 反作用飞轮 电机 多学科优化设计 组合优化策略 有限元分析 small satellite reaction flywheel motor multidisciplinary design combinatorial optimization strategy Finite Element Analysis (FEA)
