【摘 要】
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核安全验证试验,是在进行核安全相关分析时通过使物项置于一组化学、物理、环境或某种运行条件之下来验证物项的性能是否符合规定要求的活动,其中以热工水力类型的验证试验居多。核动力设备燃料组件的热工水力实验一般采用外形尺寸相同的电加热元件模拟核燃料元件的核释热,在燃料组件模拟热工水力实验中进行温度监测至关重要。通过温度监测与分析,可以对热量在堆芯和元件内部的传递模式、堆芯内部的升温规律、各回路和系统的正常运作与温度间的关系等问题进行研究,对核动力设备的发展至关重要。光纤法珀高温传感器是一种全光纤传感器,具有结构简
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核安全验证试验,是在进行核安全相关分析时通过使物项置于一组化学、物理、环境或某种运行条件之下来验证物项的性能是否符合规定要求的活动,其中以热工水力类型的验证试验居多。核动力设备燃料组件的热工水力实验一般采用外形尺寸相同的电加热元件模拟核燃料元件的核释热,在燃料组件模拟热工水力实验中进行温度监测至关重要。通过温度监测与分析,可以对热量在堆芯和元件内部的传递模式、堆芯内部的升温规律、各回路和系统的正常运作与温度间的关系等问题进行研究,对核动力设备的发展至关重要。光纤法珀高温传感器是一种全光纤传感器,具有结构简单、体积小、精度高、抗氧化、抗电磁干扰、耐腐蚀能力强等优点,能够适用于燃料组件热工水力实验中高温高压电磁干扰强的工作环境,所以本课题提出使用光纤法珀高温传感器来实现燃料组件模拟热工水力实验中的温度检测。
本文基于光纤法珀传感器的基本原理,建立了以相位解调为基础的非扫描式相关解调结构,推导了光纤法珀非扫描式相关解调系统的数学模型;分析了光纤法珀高温传感器的测温原理,推导了传感器温度-结构-光之间的耦合模型,对光纤法珀高温传感器的特性进行了分析,为传感器的结构设计、参数选择提供理论依据;针对光纤法珀高温传感器的特殊工作环境,设计了符合要求的结构和封装,选择了4J29可伐合金金属毛细管作为敏感材料,总结了传感器的制作过程;对六通道解调系统进行了光机结构设计和硬件电路设计,提出了拟合插值等高精度算法提高解调的分辨率和稳定性。
本文最终完成了六通道光纤法珀高温传感系统的调试,并进行了系列测试实验,六通道解调系统能够实现5KHz的解调速率,六通道同步精度为10ns,传感器的量程为室温至600℃,响应时间快速,温度灵敏度为35.96nm/℃,分辨率为0.18%FS。实验结果表明所设计光纤法珀高温传感系统基本满足预期的设计要求,能够用于燃料组件模拟热工水里实验中温度的监测。
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光作为信息的载体,具有振幅、相位以及偏振态,通过相应的技术可将其携带的信息解析出来;由于光具有传播速度快、携带信息容量多等特点,已经被普遍应用于各种领域并且成为一种趋势,比如迅猛发展的光纤通信。绝大部分的激光器的输出模式为单纯的基模高斯光束,被普遍应用于光学研究当中;然而,随着科学技术和应用的不断扩展,实际应用当中需要各种形式的光场分布,单纯的基模高斯光束难以满足实际需求,则需要对光场进行特定的调控。光场具有其特定的振幅、相位、频率和偏振参量,经过空间光场调控之后可以得到新颖的空间结构光场,从而满足实际需
强激光场下原子分子中的电子动力学一直都是强场物理和阿秒科学研究的热点。
本论文第一部分着重揭示强激光作用下氙原子光电子动量分布中的低能干涉结构。利用包含初态的斯塔克移动、库仑势以及极化诱导偶极势的改进量子轨迹蒙特卡罗方法,探讨了氙原子光电子动量分布中低能干涉结构的起源。我们发现在低能干涉结构中,仅考虑库仑势时,激光场的每个四分之一周期内的相位分布在相反方向,当引入斯塔克移动时,相位变成了同向分布。从而证明低能干涉结构是斯塔克效应对激光场的每个四分之一周期内库仑势的相位补偿引起的干涉相长。
近些年,钛酸锶铅(Pb1-xSrxTiO3或者PST)外延薄膜被许多的研究者成功地制备和表征,主要是因为它的独特的介电性质和在微波可调器件中的良好的应用前景。最近,相关的理论研究发现在块体PST固溶体中有单斜相结构和低温准同型相界(MPB)的存在。为了更深入地研究PST材料,本论文采用朗道-金兹堡-德文希尔(LGD)热力学唯象理论对面内各向异性PST外延薄膜的铁电相变和物理性质进行了研究,主要得到了以下的研究成果:
1)构建了伪立方晶系中室温下(25℃)的单畴PST(x=0.65、0.70)外延
光学异常透射(EOT)是指光通过金属小孔阵列时的透射率远大于经典小孔透射理论所预言的透射率的现象。EOT现象产生的原因比较复杂,到目前为止还未有统一的解释,但光入射到金属表面产生的表面等离激元是造成这种现象的主要原因被大部分学者们所接受。随着研究的深入,EOT现象在滤波、传感及光开关等方面有着很多的应用,本文所研究的非对称传输现象(OUT)就是其中之一。
OUT现象要求对光具有单向导通的作用,即光分别从两个相反方向入射时,可以获得不同的透射特性。传统的获得OUT的方法是利用非线性材料、液晶及光子
随着柔性电子技术的快速发展,硬质衬底易碎、质量大的缺点愈发明显,因此科研工作者急于寻求硬质衬底的替代品。柔性衬底以其厚度小、质量轻、制作成本低、可折叠弯曲等优点被认为是替换玻璃等硬质材料的最佳选择,成为学术界和产业界研究的热点。在柔性衬底上研制透明导电薄膜是柔性电子发展的重要部分,就透明导电薄膜而言,目前比较有代表性的是ITO、AZO,它们皆属于n型半导体透明导电薄膜。ITO较脆,一般都是制备在玻璃上,不适用于当前对柔性产品的需求,因此研究出一种柔性的透明导电薄膜材料具有很重要的意义。同时,研究人员也在致
随着科学技术的不断发展和进步,人们对于光纤的认识也逐步加深,对于光纤的应用也在不断地实践和拓展,特别是将光纤应用于激光器去制成光纤激光器,更是获得科研工作者们的青睐。光纤激光器相比于气体以及常规的半导体激光器而言,具备了一定的优势,它具有结构简易紧凑、散热快、效率转换高、阈值低、工作时间长、系统维护方便等优点;而且光纤激光器在实现超短的激光脉冲输出极具优势,脉宽能达到飞秒量级。光纤激光器也被誉为第三代激光器,具有广阔的应用前景以及广泛的应用范围。
本论文基于锥形熊猫光纤的掺铒光纤激光器的研究,试
光子晶体光纤是一种在传统光纤的基础上,沿光纤传输方向引入规律排布的多重空气孔结构所制作而成的新型光纤。与传统光纤相比,光子晶体光纤具有更宽的单模波长、更强的双折射效应和更高的非线性效应。通过调整气孔的尺寸和分布,可以实现对在纤芯传输的信号光的有效折射率、偏振态及相位等进行调控。近年来,人们尝试在特定的气孔中填充金属或镀上金属薄膜,使在纤芯传输的特定波长的信号光的某一特定偏振态的电磁波在该气孔表面激发出表面等离激元,使得该偏振态能量随着传播距离的增加而逐渐衰减,从而实现单一偏振态的滤波效果。本论文提出了两种
磁场测量技术已经在电力工业、航空航天、国防军事和生物医学等领域有着广泛的需求。与传统的电学传感器相比,光纤传感器因体积小、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰等优势使其成为传感领域的热门课题。而纳米磁流体作为一种新型磁敏感材料,在外磁场作用时具有一些良好的光学特性,如光学透射特性、双折射效应等。基于以上两者的结合,可以研制出多种基于磁流体的光纤磁场传感器件。本文先利用飞秒激光微加工技术制备了一种光纤磁流体薄膜,并在磁场作用下对其透光特性进行了研究。然后从提高磁场测量灵敏度和测量精度两方面出发,结合磁流体的双折射效
阈上电离中的超快干涉动力学一直是强场物理和阿秒科学研究的热点,本论文通过理论和实验结果相对比,重点深入研究了阈上电离光电子能谱中的类共振增强结构和椭圆偏振激光脉冲下的强场光电子全息的物理机制。
阈上电离谱中高能的类共振增强结构的产生机制是人们一直争论的科学问题,主流的理论解释分为两种。一种认为增强源于激发态的多光子共振;另一种是以强场近似为基础,不考虑任何激发态,认为增强源于通道关闭光强下的量子轨道之间的相长干涉。我们在激光偏振方向和非偏振方向上都观察到类共振增强结构。在半经典图像中考虑了库仑效
分布式扭曲传感在涉及桥梁发生扭转形变的安全结构监测、自动化钻井作业中钻头及钻杆的运动参数实时反馈、医疗手术介入中探针及导管在体内复杂运动时的3D形状重构以及仿生机械结构的多自由度扭转运动测量等领域具有广泛的应用需求。光纤扭曲传感器由于其尺寸小、轻便、抗电磁干扰、灵敏度高等诸多优点得到广泛研究,但目前的光纤扭曲传感器大多是单点式测量,存在无法实现分布式测量的问题。针对上述问题,本文首先建立了光频域反射仪(Optical Frequency Domain Reflectometry,OFDR)的传感理论,设计