基于偏振可调谐激光器移频回馈的玻璃在线应力测量技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61805017
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0508.应用光学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

High-end glass materials are applied in aerospace and precision optical systems. Their internal stresses affect material properties and system quality and have attracted attention in related fields of application. The existing technology is difficult to realize online, non-destructive stress measurement of glass materials. For this reason, this project proposes a frequency-shifting online stress measurement method based on polarization tunable laser feedback effect. The main contents and innovations include: (1) With fusion of semi-classical theory and polarization characteristics vector expansion model, a theoretical model for the helium-neon laser gain distribution based on the continuous tuning of polarization is established, the positioning method of complex distributed stress axes in the glass is studied; (2) Reveals the mechanism of polarization jump of the laser, the external cavity birefringence and intracavity frequency difference by the combination of F-P cavity three-mirror cavity model and orthogonal polarized laser principles, eliminates the blind area of the polarization jump phenomenon, so that the stress measurement range covers within half of the wavelength; (3) The glass to be measured acting as an external reflecting surface constructes a reflective birefringent external cavity feedback system with the laser, and multi-beam interference theory is combined to study the frequency shift feedback effect of multiple externally-reflected feedback to improve the measurement accuracy of the system. The project aims to research on-line optical stress measurement method and provide technical support for high-end glass producing and testing processes.
高端玻璃材料应用于航空航天及精密光学系统中,其内部应力影响材料性能和系统质量,已引起相关领域的重视。现有测量技术难以实现玻璃材料的在线无损应力测量,为此本项目提出一种基于偏振可调谐激光器的移频回馈在线应力测量方法,主要内容及创新点包括:.(1)融合半经典理论和极化特性矢量扩展模型,建立基于内腔偏振连续调谐的氦氖激光器增益分布理论模型,研究偏振可调谐激光器定位玻璃中复杂分布的应力主轴;(2)F-P腔三镜腔模型与正交偏振激光原理相结合,揭示激光回馈系统中激光器的偏振跳变与外腔双折射、内腔频差的作用机制,消除偏振跳变现象盲区,使应力测量范围覆盖半波长以内;(3)以待测应力玻璃为外部反射面,与激光器构建反射式双折射外腔回馈系统,结合多光束干涉理论,研究多重外回馈光重叠注入内腔的移频回馈效应,提高系统测量精度。旨在研究一种在线精确测量玻璃内应力的光学方法,为高端玻璃的加工及检测提供技术支撑。

结项摘要

高端玻璃材料应用于航空航天及精密光学系统中,其内部应力影响材料性能和系统质量。本项目提出一种基于偏振可调谐激光器的移频回馈在线应力测量方法,在前期激光回馈波片测量仪器的基础上,进行了为期三年的进一步深入研究,主要完成的研究内容和成果如下:验证了大频差激光器的偏振跳变盲区消除方案,揭示了内腔增大后对应力测量结果的影响;构建激光器谐振内腔-液体表面-外部反射光栅的四镜腔等效模型,提出基于双重外腔回馈效应的折射率测量方法,经实验验证测量精度达到5×10-5;设计了一种反射式激光回馈应力测量系统,能够满足大尺寸特种玻璃材料的在线应力测量需求,采用反射式激光回馈应力测试系统对航空座舱玻璃样品进行了测试,对于该样品的测量精度达到0.001MPa(力学结果与材料的应力-光学常数有关)。与国外主流的高精度应力测量仪器进行了比对,该系统可对标美国HINDS的单点扫描式应力测量仪。目前,随着特种玻璃在航天、航空、核技术、等特殊领域的需求,高精度、快速、高效测量是当前急需解决的问题。随着探测成像器件、数字图像处理技术的发展,本项目可进一步与全场测量方法相结合,实现高效率、高精度的全场材料应力测量。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
全光纤多重回馈液体折射率测量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    光学精密工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    牛海莎;潘雨婷;祝连庆;陈恺;骆飞
  • 通讯作者:
    骆飞
基于1556 nm光纤激光器频率分裂效应的应力测量
  • DOI:
    10.7498/aps.68.20182171
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈恺;祝连庆;牛海莎;孟阔;董明利
  • 通讯作者:
    董明利
A curvature sensor based on single mode-no-core-twisted single mode fiber structure
一种基于单模无芯绞合单模光纤结构的曲率传感器
  • DOI:
    10.1016/j.yofte.2019.01.018
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Optical Fiber Technology
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Wei Zhuang;Haisha Niu;Mingli Dong;Lianqing Zhu
  • 通讯作者:
    Lianqing Zhu
Theoretical and experimental study of liquid refractive index measurement method based on the double external-cavity-laser feedback effect
基于双外腔激光反馈效应的液体折射率测量方法理论与实验研究
  • DOI:
    10.1088/2040-8986/ab4fb2
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Journal of Optics
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Haisha Niu;Yuanyuan Meng;Jianjun Song;Feng Liu;Lianqing Zhu
  • 通讯作者:
    Lianqing Zhu

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其他文献

基于虚像相位阵列共焦布里渊光谱技术的弹性模量测量
  • DOI:
    10.3788/irla20200265
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    红外与激光工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐孟;牛海莎;祝连庆;宁莹
  • 通讯作者:
    宁莹
一类求解优化问题的神经网络及其全局吸引性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    东北大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王占山;康云云;牛海莎
  • 通讯作者:
    牛海莎

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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