“NIM4激光冷却-铯原子喷泉时间频率基准装置研究”荣获国家科技进步一等奖

2007年2月27日，中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。这次大会奖励共计329项，其中，国家科技进步一等奖20项。中国计量科学研究院“NIM4激光冷却-铯原子喷泉时间频率基准装置研究”荣获国家科技进步一等奖。经过实验测试和评估，我国最新一代时间频率基准“NIM4激光冷却一铯原子喷泉时间频率基准”频率准确度达到5×10^-15，相当于600万年不差一秒，达到世界先进水平。[第一段]     

633nm波长副基准光频绝对测量实验

为了进行光频的绝对测量实验研究,本课题组研制了基于MgO:PPLN晶体的"单块"结构飞秒激光频率梳,在利用稳频电路将重复频率frep和载波包络相移频率fceo同时锁定到氢原子钟上后,其光频齿的频率稳定度同步于氢原子钟。利用该高稳定度"单块"结构钛宝石飞秒激光频率梳对编号为NO.02的633nm激光波长国家副基准装置进行了激光频率的绝对测量实验,得到了5个峰的测量结果,各光频测量结果相对偏差为10-11量级。     

我国长度计量再上新水平

2005年6月16日，中国计量科学研究院研究的具有自主知识产权的532nm(纳米)碘稳定固体激光频率标准，通过了由国家质检总局组织的专家鉴定。这一重大科研成果，使我国长度基准由气体发展到固体，提高了长度计量的精确度，为我国更为准确地实现长度单位“米”定义的复现提供了新途径，标志着我国长度计量跃上新的台阶。     

《化学分析计量》2009年第1期目次

一航计测0．633微米波长副基准装置于1986年取得了国家计量局颁发的国家计量基准证书，二十多年来，一直从事国防及民用米基标准的量值传递工作，为国防科技工业及国家计量系统的量值溯源工作起到了重要作用。     

光频测量用飞秒激光频率梳光谱扩展实验研究

在光频的绝对测量研究中,本研究小组研制了光谱范围为650~950 nm波段、重复频率为350 MHz的"单块"结构钛宝石飞秒激光频率梳。为了实现其对633 nm波长国家副基准频率的绝对测量,本实验分别采用棱镜对和啁啾镜对进行脉宽压缩,然后注入光子晶体光纤进行光谱扩展。实验发现两者均可扩展出短波长方向的光谱,但棱镜对扩谱结构由于具有较长的"光程臂长"容易受到扰动而造成光纤耦合的不稳定,最终表现为光谱中各波长成分的光强不稳定而无法用于光频测量。啁啾镜对结构紧凑、稳定性强,经过脉宽压缩及光子晶体光纤扩谱,最终获得了光谱覆盖600~950 nm波段、各波长成分强度稳定、各光频齿频率稳定度同步于氢原子钟的可用于光频测量的飞秒激光频率梳     

直九型直升机基准桨叶共锥度校准技术研究

研究了桨叶对激光斩波标定算法,采用高速的CPLD逻辑阵列、36位计数器和高速DSP嵌入式信号处理系统以及通过算法程序引入非线性误差补偿来校准基准桨叶的共锥度参数;建立了直九型基准桨叶共锥度参数校准装置标定系统,其机理为利用模拟桨叶切割激光束,通过光电器件探测这一周期性的光电信号,从而对激光器定位参数进行标定;通过这套系统实现了基准桨叶共锥度参数的校准和溯源。     

激光陀螺的调腔方法研究

本文对激光陀螺的调腔技术从理论上进行了探讨，在此基础上对如何获得好的拍频进行了分析。陀螺的调腔精度影响陀螺的锁区、出光阈值和零漂，而调腔精度直接与激光陀螺的光学拍频相关，因此如何获得高质量的拍频信号是调腔的关键。由于基模拍频是由陀螺腔长与入射激光波长的关系决定的，即满足L=qλ时最强，L=(q 1/2)λ时最暗。所以可以调节激光陀螺腔长L或调节基准激光的波长λ来满足以上关系式。本文对如何进行上述调节进行了探讨。     

动态与信息

“NIM4激光冷却-铯原子喷泉时间频率基准装置研究”荣获国家科技进步一等奖2007年2月27日,中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。这次大会奖励共计329项,其中,国家科技进步一等奖20项。中国计量科学研究院“NIM4激光冷却-铯原子喷泉时间频率基准装置研究”荣获     

激光跟踪仪成组性间接溯源方法研究

提出了采用我国通用的量值传递方式之一的共用传递标准传递方式,验证各个激光跟踪仪数据一致性的方法,考察各个激光跟踪仪校准同一参考长度测量结果的差异,考察现场环境的不同对比对结果的影响,研究激光跟踪仪成组性间接溯源方法,探索连环比对溯源的新途径.     

纳米计量与分子坐标测量机系统设计（2）

NanmetrologyandMolecularMeasuringMachineSystemDesign（2）WangJia4分子测量机计量系统STM和AFM均不是计量型仪器，而是作为位置传感器。分子坐标测量机必须采用能够溯源的超高分辨率激光外差干涉仪作为测量参考基准，并测量探针和样品之间的相对运动。激光外差可采用塞曼频率分裂，多模激光器或声光电光调制原理。干涉仪采用了光学8倍频。用相位计从时间间隔分析器中计算相位，其时间分辨率为200pa，电子细分技术实现1000细分。干涉仪的分辨率为0．075um。获得高精度的主要障碍是激光器和干涉仪光学元件中偏振态混合效应和非线性…     

激光干涉技术在振动冲击中的应用

振动冲击计量标准中采用激光干涉仪作为量值溯源工具，本文就振动冲击实验室应用的两类干涉仪从光学原理方面进行一些简单的分析对比。给出了二者之间的一些相同和类似点。     

纤维增强树脂基复合材料激光切割热影响探析

作为一类典型难加工材料，实现以碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP）、芳纶纤维增强树脂基复合材料(AFRP）为代表的纤维增强树脂基复合材料(FRP）的高精密、高质量加工是业界的追求目标。初探了激光脉冲宽度、波长对于典型FRP切割边缘热影响区的影响规律，比较了不同FRP材料精密切割对于激光参数需求的异同。发现纳秒激光、连续激光等传统激光因加工热效应明显而不适合精密切割，而皮秒激光、飞秒激光等超快激光可以实现热影响区宽度仅0.01mm~0.1mm量级的高质量切割，且热影响区宽度几乎不依赖于脉冲宽度；缩短超快激光波长有利于减小AFRP材料的热影响区宽度，但对于CFRP材料则不明显。考虑到高功率皮秒激光一般比对应的飞秒激光更经济，可使用倍频后得到的短波长皮秒激光实现对AFRP的精密切割，对于CFRP则考虑本征波长的皮秒激光即可。     

陀螺电机转子动平衡激光精密去重技术

陀螺电机转子动平衡采用的人工打孔去重存在效率低、去重精度低、金属碎屑残留等问题，严重制约了陀螺的生产效率和精度。而激光去重具有去重精度高、无接触、效率高等优点，在精密去重领域应用前景广泛。采用脉冲光纤激光器对陀螺电机转子动平衡进行了激光精密去重技术研究，探讨了激光频率、振镜扫描速度等参数对去重效果的影响规律，优化了激光去重工艺参数。当激光功率为30W、振镜扫描速度为1000mm/s时，去重盲孔效果最好。针对激光去重盲孔存在残留物问题，提出了激光二次抛光去除残留物的方法，研究了激光功率、振镜扫描速度对残留物去除效果影响规律，优化了激光抛光工艺参数。激光去重盲孔经二次扫描抛光后，盲孔表面残留物去除干净，满足陀螺电机转子的精密去重要求。     

激光回馈测量技术在航空精密制造中的应用

航空精密制造技术的发展水平已经成为衡量国家综合实力和科技发展水平的重要标志之一。随着机械加工技术、电子电气技术、自动控制技术以及信息技术的高速发展,在此之上集成的航空精密制造技术得到了空前的飞跃,不断涌现出新技术、新工艺和新产品。与此同时,随着技术和产品的精度性能逐渐提高,对关键参数的精密测量的需求逐步增大。但是对于航空制造中的器件而言,很多测量需求无法由传统的测量方案满足。激光回馈效应是指激光器出射的激光被外部待测物体表面反射或者散射回到激光器内对激光器输出光强、偏振态和相位进行调制的一种现象。激光回馈效应进行精密测量具有高灵敏度,可实现非配合目标,如黑色、粗糙、柱面、微小型或液体目标的测量;结构紧凑,易于调节;测量结果分辨率高,可溯源到激光波长等优点。利用激光回馈效应,可以对航空制造中的零件进行精密测量,实现加工过程中的精密定位和部件实时工况的精密监测,对于提高航空制造精度,促进行业发展具有不可替代的作用。     

五陀螺冗余配置激光惯组抖动频率特性研究

激光陀螺捷联惯性测量系统多采用机械抖动式激光陀螺,系统中各陀螺之间的抖动耦合会影响陀螺测量精度。如何减小陀螺之间的抖动耦合,是激光陀螺捷联惯性测量系统设计中的关键技术之一。三个正交激光陀螺组成的捷联惯性系统其频率配置已经有了许多研究,而有冗余安装陀螺的捷联系统其频率该如何配置还未有过系统的研究。本文以某型号五陀螺冗余配置的激光捷联惯组为研究对象,通过有限元软件对不同频率配置下陀螺之间的抖动耦合特性进行仿真分析,给出了五冗余配置激光捷联系统的抖动频率配置原则,在工程实践中,对捷联系统中陀螺的频率配置具有重要指导意义。     

飞机机身自动对接技术研究

介绍了飞机机身对接方式、采用的对接基准和对接测量方法,并以某飞机机身对接为实例,详细介绍了某型号机身自动化对接平台的建立流程、装配协调方法及激光跟踪仪和激光准直仪相结合的测量方法.     

倍频激光分离膜的损伤特性研究

从激光分离膜的热损伤原理出发,建立了1064nm波长激光分离膜的损伤方程,并给出了损伤阈值的求解过程,在理论上分析了1064nm波长激光对SiO2薄膜材料的损伤特性;文中运用仿真方法得出激光照射过陧中薄膜内温度场随杂质位置不同的分布曲线。     

激光推进中激光波长对推进效应的影响

针对"烧蚀模式"激光推进,为了精确计算靶材的烧蚀质量以得到较准确的比冲值,采用了平衡气化和"电子崩"等简化模型描述激光等离子体的形成,初步实现了固体靶的激光动态烧蚀物理过程。同时采用光线跟踪的思想计算了等离子体的对激光脉冲的逆轫致吸收过程,重点计算和分析了激光波长对推进效应(冲量耦合系数Cm和比冲Isp)的影响及其机理,结果表明:随着波长的增大,Cm减小,Isp增大;波长为2.5μm处的能量利用率η最高,达到了97.8%。     

“激光合成波长纳米位移测量方法及应用”获国家技术发明二等奖

从在京召开的2007年度国家科学技术奖励大会上传来消息。浙江理工大学机械与自动控制学院陈本永教授主持的“激光合成波长纳米位移测量方法及应用”获得国家技术发明二等奖。     

激光陀螺闭环抖动控制技术研究

从激光陀螺抖动控制的基本原理入手,详细介绍了一种激光陀螺抖动闭环控制的新方法。该方法通过引入全球定位导航系统中信号跟踪解调的思想,使输出的抖动驱动控制信号的频率和相位与激光陀螺抖动反馈信号的频率和相位相等,从而来维持激光陀螺的闭环抖动。该种抖动控制方法既具有模拟正弦驱动信号噪声小、谐波小和能量损失小的优点,同时还具有方波驱动易于数字化实现和方便加入噪声的优点。最后通过仿真分析和试验,验证了提出的闭环抖动控制方法的可行性。