基于飞秒激光加工的光纤光镊

利用飞秒激光微加工技术在单模光纤—多模光纤—无芯光纤"三明治"光纤结构的无芯光纤端加工菲涅尔透镜,从而形成了新型光纤光镊.对该光镊结构的出射光场以及不同条件下的光阱力变化进行了数值计算,通过实验验证了理论的可行性.这种光纤结构可用于粒子捕获、操控以及微流控分析等领域.     

光发射接收器及与光纤的耦合

用熔融法在多模光纤端面制作半球微透镜 ,与自制的光发射接收器耦合 ,基于此装置 ,进行了光纤通信实验 .     

阶跃光激励的光热光偏转技术测量材料的热扩散率

基于光热光偏转技术的基本原理,通过分析阶跃光激励的光热光偏转信号的上升快慢与材料热扩散率的关系,提出了测量材料热扩散率的新方法.结果表明,该方法与传统的光热光偏转技术测量材料热扩散率方法相比,具有实验装置简单、测量方便快捷等优点.     

基于多模微环谐振腔光芯片的温度测量装置设计

为提高微纳光学传感器的测温精度,基于多模微环谐振腔光芯片,搭建了高精度温度测量装置.装置通过采集微环谐振腔多模温度传感数据,利用人工神经网络算法有效融合多模传感信息,提高传感灵敏度.实验结果表明,多模传感方法在24.9～32.0℃的温度范围内,测量精度为±0.074℃,与单模微环谐振腔传感方法相比降低了温度探测极限.     

光应力测试实验的创新与教学实践

本文通过对光应力测试装置的创新,设计了适合本科教学实验的低成本光应力测试实验装置。学生通过该实验装置可进行自主设计型实验和研究性实验,将研究能力和创新精神的培养融合实验环节中,使其更加符合本科教学实验装置的要求,极大地激发了学生的创新能力。     

潮流能捕获桨叶综合实验测试系统

在研究潮流能桨叶和实验测试系统的基础上,设计了2 k W潮流能捕获桨叶综合实验测试系统,主要由潮流模拟装置、潮流能捕获装置、传动装置、测控装置组成。利用该实验系统可模拟2 m/s以下的潮流运动,测试不同流场下桨叶的捕能效率。设计并制作了不同设计流速的两种桨叶实物,进行测试比较,同时对测试数据进行分析,得到桨叶捕能性能的综合评判。实验测试系统运行稳定,工作可靠,控制方便。     

多功能薄膜干涉实验装置的应用

在常规实验装置的基础上设计安装了一个光具架,由此制成了一种多功能薄膜干涉实验装置。在该装置上不仅可以完成常规的牛顿环实验,还可完成劈尖干涉实验和多种扩展实验,解决了在单一薄膜干涉实验装置上只能完成一种实验的弊端。     

中国科大研制成功世界首台纳米三光镊装置

操控一个只有万分之一头发丝大小的分子，并测量它的位移及相互间的作用力，这些听起来似乎是“不可能的任务”。中国科学技术大学最近研制成功世界第一台具有三个独立光学微机械手的纳米光镊装置，可对生物大分子或其它生物微粒进行复杂的操作和精细的测量。     

最小光通信实验系统研制与应用

研制了最小光通信实验系统.该系统由数字信号源电路、光发射模块电路和光接收模块电路组成.实验表明,利用该系统可以完成红外光信号的信号调制、无线发射和无线接收及处理等过程,能够满足光通信专业实验教学的需要.同时,结合单片机技术,应用该系统实现了移动物体的计数、测速和监视报警等功能.     

基于磁光传感器的焊缝检测装置的研制

针于激光焊接所要求的紧密焊缝,构建以磁光传感器为核心的焊缝检测装置,该装置能检测出反映焊缝特征的磁光图像.通过分析磁光图像的特点,确定磁光图像中过渡带的中心为焊缝中心.最后,通过中值滤波,获得比较清晰的磁光图像,并把该图像进行灰度化处理,获得沿焊缝两侧的灰度变化图,通过分析灰度变化图,能获得焊缝的测量中心,这为利用磁光图像进行微焊缝跟踪的激光焊接确定了可能性.     

光电图像与光信息处理实验室建设

在光电图像与光信息处理专业实验室的建设过程中,形成了"软件与硬件设计相结合、光与电相结合、单元技术与系统实验相结合"的三结合体系;依托该光电图像与光信息处理实验室的建设,进行了创新实验教学模式的尝试,为培养创新型的光电技术人才提供实验和实践平台,加强了理论知识和实践的融合,取得了良好的实验教学效果。     

基于结构光的失效钣金件逆向重构实验

提出逆向工程技术实验课程,制定了实验方案。通过研究与实践证明,学生利用结构光扫描测量系统以及相关的逆向工程软件Geomagic,对失效钣金件实物进行曲面外形逆向重构,并修复失效变形区域,最终可获得良好的曲面模型。该实验不仅能够让学生了解产品的逆向设计技术及流程,而且有利于学生掌握逆向工程技术的基本原理及关键技术要点,从而增强学生创新设计与工程实践能力。同时,通过结构光测量系统可快速对失效变形产品进行造型重构修复,能满足产品快速设计的需要。     

微通道过程强化实验装置研制与实践

为适应新的工程教育培养目标,自主研制开发了微通道过程强化实验装置,并将该装置应用于教学实践。该实验装置包括微通道混合器和微通道换热器,可进行强化传质、传热的相关研究,具有流程可设计性、研究内容多样性的特点,适用于化工类本科生研究型实验教学。实验教学实践表明,该装置丰富了实验教学内容,有助于培养学生的创新意识和实践能力、提高学生的科研素质。     

激光光源在动光弹法设备中的应用研究

动光弹法是研究物体动态响应的一种重要方法,可以进行模拟试验,可对关键部位的动态应力特征、动应力集中等进行较仔细的分析和方案比较.以往动光弹试验系统采用多火花式动光弹仪,其光源系统和数据采集系统较为复杂,不易操作.为此,研制了一种新型动光弹实验系统,将激光光源技术首次应用到动光弹实验中,并取得了较好效果.     

基于光纤迈克尔逊干涉仪的非接触光声成像实验系统

建立了一种非接触光声成像系统,该系统用光纤迈克尔逊干涉仪检测超声波导致的样品表面振动。为了消除外界的干扰,使用多重触发使干涉仪工作于最大灵敏度状态,用该系统对光学分辨率板及小鼠耳朵血管进行了非接触光声成像。实验结果表明,该系统具有高灵敏度和非接触的优点,有助于学生了解、掌握光声成像及干涉测量的技术。     

高速光无线传输仪器研制及测试

为满足高速光无线传输在高校高速数传实验场景下的应用需求,研制了高速光无线传输仪器,并实测了其性能。该仪器主要由包含了IP175GHR芯片的介质转换模块和CS6721三合一智能芯片为主控芯片的光模块组成,具有体积小、成本低、可靠性高等特点。提出了一种适用于全温度范围内的消光比算法,能够在长距离传输和温度变化较大环境下保持光功率稳定。根据所选的微控制单元(MCU)特性,设计了3种下位机软件程序。经实验测试:该高速光无线传输仪器具有稳定、快速的数据传输能力,且在多数场景下可快速建立光无线传输链路,能较好地应用于光无线传输实验教学场景。     

固定床反应器人为非定态操作实验装置的建立

根据人为非定态操作技术和丁烷氧化制顺酐反应的特点，以CDS－804微反系统为基础，建立了一套用于丁烷氧化制顺酐固定床反应器浓度周期操作的实验装置，具有操作方便、运行可靠的特点。该装置也可用于其他烷烃选择氧化的人为非定态操作性能研究。     

光纤Bragg光栅传感监测解调系统设计

采用波分和空分混合复用技术和LabVIEW,设计了一种可通过单片机控制的光纤Bragg光栅(FBG)传感监测解调系统,实现了温度和应变的实时监测。实验研究表明,在20～100℃范围内,温度监测平均误差0.3℃,标准差0.163℃,实验灵敏度与标定灵敏度之间的灵敏度误差为0.29%;在0～390με应变范围内,应变监测平均误差2.79με,标准差2.63με,悬臂梁上下FBG实验灵敏度与标定灵敏度之间的灵敏度误差分别为0.10%、0.19%。该解调系统实现了高灵活性、高精度的温度和应变监测。     

基于时频分析的激光多普勒实验设计

设计了一款可在实验室供学生演示和学习激光多普勒效应的实验装置。激光多普勒实验装置利用分立的光学元件搭建迈克耳孙干涉光路,干涉光路中采用两束具有频差的激光束平行叠加形成光拍来实现激光多普勒效应的演示,在Matlab环境下利用时频分析工具对差频信号进行分析,开发了基于激光多普勒效应的振动测量系统。     

光纤压力传感系统传感元件受力仿真

利用光纤的高弹性模量和质量系数,应力-应变在一个相当大范围内成线性关系,使用高双折射保偏光纤作为光弹效应的传感元件和测量系统的传光元件,设计基于光弹效应的光纤压力传感系统实验装置.以单模光纤的应力双折射效应为工作原理,分析研究单模光纤的受力情况,利用ANSYS软件建立二维和三维模型对侧压情况进行仿真,研究侧压时光纤的横向应变和纵向应变.仿真结果为实验系统提供了很好的支撑.