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针对芯片原子钟(铯)用激光光源系统对垂直腔面发射激光器(VCSEL)模式及工作温度的需求,研制出可以高温工作的氧化限制型基横模894.6 nm VCSEL.通过缩小VCSEL氧化孔直径至3 μm,限制VCSEL高阶横模激射,保证器件基横模低阈值电流工作.通过常温下腔模与材料增益失谐12 nm的结构设计,使器件能够在50-65℃高温时,激射波长对准原子能级且工作模式稳定.实验所制备的VCSEL在工作温度为55℃、注入电流1.8 mA时,激射波长达到894.6 nm,边模抑制比(SMSR)大于35 dB,基横模功率为0.75 mW,具有11.4.的远场发射角.当温度为65℃时,器件SMSR大于25 dB,基横模功率大于0.1 mW.该高温基横模工作的VCSEL在芯片原子钟中具有重要的应用前景.

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高温 铯原子钟 基横模 垂直腔面发射激光器

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在保证精度的条件下,为了提高航空发动机的计算效率与模拟的准确性,对经典混合界面子结构模态综合法(HISCMSM)进行改进,采用改进的HISCMSM建立了带气膜孔的失谐整体叶盘的有限元模型(FEM)并对其进行了模态分析,与高保真有限元模型方法(Finite element model method,FEMM)相比,相对误差≤0.79％,比整体高保真FEMM和经典的HICMSM计算效率分别提高31.01％～ 55.78％,0.89％ ～5.45％,研究中考虑了气膜孔的影响,发现气膜孔使得叶盘的模态频率降低,其中气膜孔的大小使得模态频率先减小后增大再减小,气膜孔的排列及角度的改变对叶盘模态频率的影响不大,而气膜孔数对其影响较大.为叶盘结构的设计提供了一定指导意义,为下一步的动力响应研究奠定了基础.

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改进混合界面子结构模态综合法 失谐叶盘 气膜孔 模态频率

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基于微腔理论和薄膜光学传输矩阵模型,设计并制备了孔径不同的谐振腔发光二极管.通过对外延结构的设计和对器件的制备与测试,详细研究了微腔结构、腔谱失谐以及有效辐射面积对器件发光效率、峰值波长和半波全宽等性能的影响,最终降低了器件的启亮电流并且提升了器件的外量子效率.制备的器件能够在100μA偏置电流下产生肉眼清晰可见的微瓦级光强,在1mA电流下达到0.16mW的光功率和7%的外量子效率.器件的峰值波长为650nm,并且在0.1~7mA范围内不随电流改变而发生变化.远场分布为均匀对称的圆形光斑,水平和竖直发散角分别为46°和48°.与普通发光二极管相比,该器件具有更高的发光效率和更好的单色性、方向性...

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腔谱失谐 光子回收效应 微电流 谐振腔发光二极管 高效率

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基于微腔理论和薄膜光学传输矩阵模型,设计并制备了孔径不同的谐振腔发光二极管.通过对外延结构的设计和对器件的制备与测试,详细研究了微腔结构、腔谱失谐以及有效辐射面积对器件发光效率、峰值波长和半波全宽等性能的影响,最终降低了器件的启亮电流并且提升了器件的外量子效率.制备的器件能够在100 μA偏置电流下产生肉眼清晰可见的微瓦级光强,在1 mA电流下达到0.16 mW的光功率和7％的外量子效率.器件的峰值波长为650 nm,并且在0.1～7 mA范围内不随电流改变而发生变化.远场分布为均匀对称的圆形光斑,水平和竖直发散角分别为46°和48°,与普通发光二极管相比,该器件具有更高的发光效率和更好的单色性、方向性、波长稳定性,研究成果为实现微小电流驱动的高亮度发光器件提供了基础元件,并为谐振腔发光二极管在微电流下的光电特性研究提供参考与借鉴.

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腔谱失谐 高效率 微电流 谐振腔发光二极管 光子回收效应

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利用复变量平均法推导了基底简谐激励下带光滑立方刚度非线性能量阱减振系统的慢变微分方程,结合多尺度分析,得到了系统的鞍结分岔边界条件及Hopf分岔边界条件。分析表明:基底简谐激励作用下,系统鞍结分岔边界内有3解,边界外有1解;Hopf分叉边界内为不稳定周期解区域,边界外则相反;仅在质量比较小时,其分岔边界与仅考虑主系统受简谐激励的分岔边界接近,但失谐参数的变化将会引起较大差别。基底简谐激励下的理论预测幅值与实际计算幅值相近,慢变系统幅值与数值模拟的幅值吻合也较好;在一定条件下也可能产生弱调制反应,并且在某些失谐参数处有可能出现多解共存的情况。

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复变量平均法 分岔 立方刚度 非线性 慢变系统

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　　多跨梁被广泛应用于实际工程中，例如厂房框架结构，铁轨，桥梁等，针对多跨梁结构振动问题的研究具有实际工程需求与研究意义。本文通过结构的横向位移与转角位移来构造多跨Timoshenko梁的位移场，应用Hamilton原理和假设模态法建立结构的运动方程。对多跨Timoshenko梁的横向位移应用三次插值函数表达，转角位移使用二次插值函数与三角函数级数两种方法进行表示，构造的插值函数满足结构边界条件。通过算例求解多跨Timoshenko梁结构的固有频率与单位脉冲激励下的自由振动时域响应，并与有限元软件ANSYS对照验证，分析了采用本文方法计算的结构固有频率与有限元结果的相对误差，算例中也同时验证了多跨Euler-Bernoulli梁的计算结果。进一步研究了失谐多跨梁的振动特性，分析了结构厚度和失谐度等参数对固有频率、振幅等振动特性的影响规律。通过算例分析与有限元验证，证明了本文计算方法的正确性，研究表明，在结构自身总长度不变、多跨梁在失谐度变化下，结构各阶固有频率的变化具有一定的规律性。

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多跨Timoshenko梁 插值法基 固有频率 假设模态法

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基于Euler-Bernoulli梁理论建立了双跨梁结构的动力学模型,采用模态分析方法求解动力学方程,根据边界条件获得双跨梁的频率方程,由此求解出双跨梁的固有频率,以此为基础进一步得到结构各点的时间响应历程曲线。针对双跨梁的两跨长度不等长造成的结构尺寸失谐,分析了不同跨长比对结构振动特性的影响,将理论计算结果与有限元仿真和实验结果进行比较,得到了较好的吻合。研究结果对于工程领域中失谐双跨梁结构的动力学分析和设计具有一定的参考价值。

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双跨梁 失谐 实验研究 振动特性

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利用复变量平均法推导了基底简谐激励下带光滑立方刚度非线性能量阱减振系统的慢变微分方程,结合多尺度分析,得到了系统的鞍结分岔边界条件及Hopf分岔边界条件.分析表明:基底简谐激励作用下,系统鞍结分岔边界内有3解,边界外有1解;Hopf分叉边界内为不稳定周期解区域,边界外则相反;仅在质量比较小时,其分岔边界与仅考虑主系统受简谐激励的分岔边界接近,但失谐参数的变化将会引起较大差别.基底简谐激励下的理论预测幅值与实际计算幅值相近,慢变系统幅值与数值模拟的幅值吻合也较好;在一定条件下也可能产生弱调制反应,并且在某些失谐参数处有可能出现多解共存的情况.

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非线性 慢变系统 复变量平均法 立方刚度 分岔

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基于Euler Bernoulli梁理论建立了双跨梁结构的动力学模型,采用模态分析方法求解动力学方程,根据边界条件获得双跨梁的频率方程,由此求解出双跨梁的固有频率,以此为基础进一步得到结构各点的时间响应历程曲线.针对双跨梁的两跨长度不等长造成的结构尺寸失谐,分析了不同跨长比对结构振动特性的影响,将理论计算结果与有限元仿真和实验结果进行比较,得到了较好的吻合.研究结果对于工程领域中失谐双跨梁结构的动力学分析和设计具有一定的参考价值.

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实验研究 失谐 双跨梁 振动特性

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　　本文通过对失谐连续双跨梁的简化，在一些基本假设的基础上，基于ANSYS 建立失谐连续双跨梁的有限元模型，进行了模态分析和谐响应分析以。得到了双跨梁的固有频率和频响曲线。针对双跨梁的两跨长度不等长造成的结构尺寸失谐以及梁厚度等参数，分析了各参数对结构振动特性的影响。

Keyword ：

振动特性 ANSYS 失谐 双跨梁

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