电光相位体调制器驱动电路

根据电光相位体调制器的结构特征,设计了一个驱动电路,该电路主要由OP37和PA84组成,具有结构简单、性能稳定的特点。经实验测定能够在0~280 kHz频率范围内实现峰-峰值200 V的电压输出。设计了对输出信号进行相位补偿的方法,完成了光相位调制实验。利用光电探测器,检测到了由电光相位体调制器驱动电压变化所引起的干涉条纹的变化。     

基于双音外差的电光相位调制器半波电压自校准测量方法

电光相位调制器是光纤通信系统、微波光子系统和相干光通信系统中的关键器件之一. 作为器件本征参数, 电光相位调制器的半波电压通常利用光谱方法和电谱方法进行测量. 光谱方法受到光源线宽和光谱仪分辨率限制, 测量的分辨率较低; 电谱方法则需要光电检测之前将相位调制转换成强度调制, 电谱方法的主要困难在于需要对探测器的不平坦响应进行额外校准. 提出了利用双音外差实现电光相位调制器半波电压自校准测量新方法, 该方法利用双音电光相位调制的边带与移频光载波的外差拍频, 对外差拍频信号进行频谱分析, 获得电光相位调制器的半波电压; 通过设定双音调制信号的频率关系, 克服了探测器光电转换中的不平坦频率响应, 实现了自校准测量. 该方法可扩展探测器和频谱仪的测试频率两倍以上, 节省至少一半的带宽需求. 与光谱测量方法相比, 该方法测试分辨率大幅提高且避免了光源线宽的影响; 与传统电域测量方法相比, 该方法无须额外校准, 无驱动功率和工作波长限制, 且对测试仪器带宽需求降低一半以上. 实验证实了所提方法获得的电光相位调制器半波电压的测量结果与光谱分析法获得的结果一致, 且大幅度地提高了测量范围和分辨率. 该方法提供了非常简单的电光相位调制器微波特性化分析方法, 对其他光电子器件分析也提供了参考.     

一种倍频光电振荡器的实现方法

提出了一种利用电光调制器的非线性效应实现光电振荡器倍频输出的方法,通过在光电振荡环路中引入微波分频器,使得利用低频率的电光调制器有可能产生高频率的微波倍频信号输出,从而降低了振荡频率对调制器工作频率的要求。理论和实验研究表明,在微波信号输入功率较低时,调制器将引入较大的附加噪声,会严重恶化光电振荡器输出的倍频微波信号的相位噪声。通过在振荡反馈环路中增加一个微波放大器,减小附加噪声,能够极大地改善倍频信号的相位噪声。当环路光纤为1km时,产生的9GHz倍频信号相位噪声在10kHz频率偏移时达到-104dBc/Hz,比典型光电振荡环路恶化了6dB,同时,保持了较高的输出功率。实验结果与理论分析基本一致,证明了该倍频输出光电振荡器的可行性。     

偏置M-Z调制器构建2-bits电光模数转换相位编码方法的分析与模拟

为了降低电光相位编码器功率消耗和解决内部M Z调制器一致性要求高的问题,利用2个偏置M Z调制器构成了用于电光模数转换的2 bits电光相位编码器。理论分析了偏置M Z调制器实现2 bits电光相位编码的方法、特点和性能。仿真结果验证了采用偏置M Z调制器构成的2 bits相位编码方法可行性,并实现了对1 GHz模拟电信号的采样速率12 GSa/s模数转换。分析和仿真结果表明,采用该方法对调制器一致性要求低,对输入信号功率要求低于0.32 W。分析结果表明,调制器直流漂移不影响最低位量化结果,引起最高位量化结果的判决模糊低于3.8%。     

基于互相关的电光调制器相位标定方法

为了在使用相位电光调制器前能够快速准确地确定其半波电压，提出了一种基于频域互相关的干涉条纹相位差计算方法用于相位电光调制器的标定。该方法将条纹图像通过傅里叶变换转换成频谱图并对其进行滤波，将提取出的正负一级次频谱信息进行互相关操作，得到两张条纹图之间的相位差。为了验证所提方法在相位电光调制器标定中的作用，搭建实验系统，使得一路经过电光调制器的光与另一路光进行干涉后形成条纹像，改变电光调制器上施加的电压并用相机记录相位不同的干涉条纹，从而获得干涉条纹组，进而运用所提方法获得相位-电压对应关系。与轮廓法相比，所提方法快速且精度高。与迈克耳孙干涉法相比，该方法不需要重新搭建光路，操作迅速且能够达到相当的精度。     

电光相位调制器谐波响应对光纤陀螺的影响

从电光相位调制器的谐波响应出发,对干涉型光纤陀螺信号零偏、零漂的产生来源进行了探讨.用干涉理论和正弦波调制解调分析从原理上指出调制器的振幅与相位两种谐波可产生陀螺信号的零偏和零漂.根据调制器典型数据所做的模拟与人为加入温漂时所得的试验结果相当吻合.从而证实调制器谐波响应是产生陀螺信号偏移和漂移的主要原因,为减小光纤陀螺零偏和零漂提供了一条新思路.     

全光纤主动锁模2 μm掺铥脉冲激光器

报道了全光纤结构主动锁模掺铥脉冲激光器,中心波长为1950 nm。利用电光相位调制器对光纤激光器进行腔内相位调制,获得了重复频率为11.884 MHz的主动锁模脉冲输出,脉宽为816 ps。改变泵浦功率、调制信号的频率和幅度,获得了重复频率为4~18 kHz的弛豫振荡调制稳定脉冲输出。锁模和弛豫振荡调制获得的输出脉冲能量波动低于7%。     

电光调制在被动综合孔径成像探测中的应用

介绍了一种新型被动综合孔径成像探测方法:视场辐射信号被接收和放大后,通过电光幅度调制将其幅度和相位信息加载到光波上,经光纤传输在末端形成阵列,通过光学系统直接成像,将视场实时恢复出来.该方法可实现工作在微波、毫米波和太赫兹波段的高分辨力实时成像探测的目的.深入分析了电光调制器在综合孔径成像探测中的应用,建立电光调制模型,讨论了在小信号调制下的电光幅度调制近似理论.通过数值计算与仿真分析,得到综合孔径成像探测中电光调制器的调制信号强度限制的有关结论.结果表明,利用上变频电光调制技术和光信息处理,所得到的成像仿真图的半峰全宽和信噪比性能都优于传统的基于下变频技术的成像仿真结果.     

基于相位/强度调制的伪毫米波超宽带信号的光学辅助探测（英文）

针对伪毫米波超宽带信号脉冲宽度窄且信号强度低而不易探测的特点,本文提出了两种光学辅助包络探测方案.将伪毫米波超宽带信号调制到光载波上,利用光纤布喇格光栅带通滤波器滤出调制器输出的第一边带信号,通过光电探测器和低通滤波器便可以得到用于判决的伪毫米波超宽带信号的包络信息.数学推导和仿真分析了分别采用相位调制器和强度调制器对输出包络信号振幅的影响.研究结果表明:强度调制器需要偏置控制电路来稳定偏置点的位置,当强度调制器工作在最小传输点时,得到的包络信号幅值最大;相位调制器无需偏置控制电路,其输出信号包络的幅值等于使用强度调制器的系统可得到的最大值;使用相位调制器的系统较使用强制调制器的系统具有结构更简单和插入损耗更低的特点.     

利用电光相位调制和交叉相位调制制作时间透镜的实验及仿真分析

对时间成像理论进行简要研究. 利用电光相位调制器进行光脉冲压缩实验,并分别对基于电光相位调制和交叉相位调制的时间透镜组成的时间成像系统进行了仿真和讨论. 实验结果表明,基于电光相位调制的时间透镜组成的时间成像系统可以有效压缩光脉冲,但是该系统受到了孔径限制,压缩系数较小,分辨率较低. 进一步的仿真分析结果表明,基于交叉相位调制的时间透镜组成的时间成像系统不受孔径限制,能够获得更大的压缩系数和更高的分辨率,但是该系统的实现难度较大. 关键词： 光脉冲压缩 时间透镜 电光相位调制 交叉相位调制     

Arbitrary pulse shaping based on intensity-only modulation in the frequency domain

We propose a novel technique to implement arbitrary pulse shaping of an ultrashort pulse by intensity-only modulation in the frequency domain. The intensity-only modulation is realized by nonuniformly spaced sampling in the frequency domain. By properly designing the sampling function, multiple pulses in the time domain will be generated with one of which being the desired waveform. The desired waveform is then selected by a time window. Both the optical amplitude and phase distributions of the output waveform can be controlled. Theoretical analysis is presented. An example showing the generation of a rectangular pulse is provided.     

动态光谱检测中的相移波形误差分析

动态光谱提取自光电容积脉搏波,是与动脉血液信息高度相关的近红外光谱,可应用于动脉血液成分的无创检测,具有很好的临床应用价值。文章依据动态光谱检测理论,对检测过程中的相移波形误差进行了分析。人体正常生理活动可导致光电容积脉搏波的周期、幅值和基线的不稳定。同时在动态光谱时域检测过程中,不同波长下检测到的脉搏波间存在一定的相位延迟。以上两个因素将导致不同波长对应的脉搏波之间存在一定的波形差异,从而使其频谱发生改变,在动态光谱中引入相移波形误差。文章对该相移波形误差进行了量化分析。结果表明,该误差与截取脉搏周期的矩形窗位置相关。通过精选矩形窗位置,可以将相移波形误差降低一个数量级。     

二维透射式Terahertz波时域谱成像研究

通过THz(Terahertz)波的相位信息和振幅信息来解析出样品某些可用于成像的参量;并且对THz波相位信息成像和振幅信息成像进行了比较.结果显示：当样品对THz波的吸收比较小时,利用THz波的相位信息进行成像比通过振幅信息进行成像质量要好一些;时域谱峰值位置的漂移会对相位信息成像产生较大的影响.实验中发现输出光谱中出现了劈裂现象,即由输入的单峰变成了双峰.分析表明,这一现象是由样品内部厚度或折射率突变导致的,该现象可用于THz波轮廓成像研究.     

Femtosecond pulse shaping by dynamic holograms in photorefractive multiple quantum wells

Femtosecond pulses can be shaped in the time domain by diffraction from dynamic holograms in a photorefractive multiple quantum well placed inside a Fourier pulse shaper. We present several examples of shaped pulses obtained by controlling the amplitude or the phase of the hologram writing beams, which modifies the complex spectrum of the femtosecond output.     

变压器寄生参数和负载特性对高压脉冲波形的影响

构建了输出电压幅值为0～20 kV、脉冲重复频率为0.25～20 kHz的双极性高压脉冲电源实验平台,研究了变压器寄生参数与负载特性对输出脉冲波形的影响。采用等效电路复频域解析方法,分析了变压器寄生参数对输出脉冲波形的上升沿、平顶及下降沿的影响规律,并通过改变变压器绕线方案间接验证。发现变压器分布电容和漏感越大,输出脉冲波形上升沿与下降沿越平缓,过冲电压幅值越大,并采用脉冲变压器二次侧均匀密绕、一次侧均匀疏绕、高匝数的方案进行优化。进一步分析了纯阻性、阻容性或阻感性负载特性对输出高压脉冲波形的影响规律,发现电阻值增大（5～50 kΩ）,过冲电压幅值增大,脉冲上升沿和下降沿变陡;当负载电阻回路串联小电容时,过冲电压幅值显著增大,而电容值高于一定值时输出脉冲波形恢复至与纯电阻波形一样;当负载电阻回路串联电感时,输出脉冲波形下降沿变平缓。     

周期极化铌酸锂中光整流THz波辐射

从理论上详细研究飞秒激光在周期极化铌酸锂(PPLN)晶体中由光整流效应产生的THz波辐射.着重研究THz波辐射场的频域场、时域场和频谱宽度的分布.并详细讨论辐射场脉冲持续时间、幅度、频谱宽度随晶体长度和辐射角的变化. 关键词： PPLN 光整流 THz波     

RF modulation studies on an S band pulse compressor

An S band SLED-type pulse compressor has been manufactured by the Institute of High Energy Physics,Beijing, trying to reach 100 MW maximum input power, which means the output peak power is about 500 MW at the phase reversal time. To improve the reliability at very high power, amplitude modulation and phase modulation with flat-top output are considered, and RF modulation studies on the S-band SLED are presented in this paper.Furthermore, a method is developed using the CST Microwave Studio transient solver to simulate the time response of the pulse compressor, which can verify the modulation theory. In addition, the experimental setup was constructed and the flat-top output obtained in low power tests. Both amplitude modulation and phase modulation methods can give flat-top output, and the average power gain for both methods is almost the same.     

Spectral-Phase-Modulated Cross-Polarized Wave for Chirped Pulse Amplifier with High Contrast Ratio

We demonstrate a high-quality cross-polarized-wave filter based on spectral phase modulation. Driven by wellcompressed spectral-phase fully-compensated fundamental laser pulses, the filter stretches the pulse bandwidth from 35 nm to 70 nm with a conversion efficiency of 20%. After implementing the filter into a femtosecond TW Ti:sapphire laser system, we generate 40 mJ output pulse energy with pulse duration of 18.9 fs. The temporal contrast of the compressed pulse is enhanced to 10~9.     

Estimation of ultrasound attenuation and dispersion using short time Fourier transform

Determination of the acoustic attenuation and dispersion has important applications in ultrasound tissue characterization and non-destructive material testing. Current signal processing methods Fourier transform of ultrasound signals to get the spectra of amplitude and phase to estimate respectively the attenuation and dispersion of a given medium. These methods are frequency domain method and obsessed with ambiguity issue in the phase unwrapping calculation. Conventional ultrasound velocity measuring method detects the time of arrival of a pulse (or echo) signal, which is a time domain method to compute group velocity (not phase velocity). This paper presents a novel approach based on the short time Fourier transform (STFT)--a time-frequency analysis, to estimate the ultrasonic dispersion and attenuation. Only the amplitude information of the pulse-signal spectra is used. Based on the time-frequency presentation, the attenuation coefficient of the signal is obtained by computing the amplitude decay of pulse spectrum in time domain, while phase velocities are obtained based on the "time-of-flight" (TOF) of the mono frequency component of the pulse signals. As a result, we eliminate the ambiguity issue in phase angle calculation. Furthermore, the proposed method makes the phase velocity pedagogically intuitive for novice users. The paper presents experiments to evaluate demonstrate the performance of the proposed method.     

光纤非线性效应对10 Gb/s波分复用色散补偿系统的限制

对信道间距为１００ＧＨｚ的８倍１０Ｇｂ／ｓ波分复用色散补偿系统进行了计算机仿真,分析了光纤的色散和自相位调制（ＳＰＭ）、互相位调制（ＸＰＭ）、四波混频（ＦＷＭ）等非线性效应在具有级联光放大器系统中的作用。四种色散补偿方案是：ＳＭＦ（常规单模光纤）＋ＤＣＦ１（色散斜率为正的色散补偿光纤）、ＳＭＦ＋ＤＣＦ２（色散斜率为负的色散补偿光纤）、ＴＷ１（色散为正的非零色散光纤）＋ＴＷ２（色散为负的非零色散光纤