大孔径静态干涉成像光谱仪的信噪比分析

根据大孔径静态干涉成像光谱仪的原理和特点，分析了光辐射能在光学系统内的传输情况，对探测器上接收到的光辐射能信号和噪音信号做了详细的推导，得到了仪器理论信噪比的表达式.在实验上以大口径积分球为辐射源，采集仪器输出的干涉图像，计算得到仪器的实际信噪比曲线，对大孔径静态干涉成像光谱仪的理论信噪比曲线与实际的信噪比曲线做分析比较，结果验证了用推导的论信噪比的表达式来预估仪器信噪比的可行性.     

相干探测系统最佳本振光功率测量方法(特邀)

相干探测系统受光电探测器非线性效应作用,难以达到散粒噪声极限下信噪比,存在最佳本振光功率使得系统信噪比最大。针对系统最佳本振光功率难以确定的问题,首先分析基于平衡探测器的最佳本振光功率理论,提出基于互相关法和频谱法直接测量外差信号并计算信噪比以确定最佳本振光功率,搭建实验完成了三型光电探测器对应的系统测试。结果表明,测量的信噪比随本振光功率的变化曲线与理论基本吻合,可以准确得到不同探测器对应的最佳本振光功率。本文方法可用于确定相干探测系统最佳本振光功率以及提高系统信噪比。     

非合作目标相位式激光测距接收光功率的模型建立

在相位式激光测距中,接收光功率的大小直接决定了测量信噪比,从而决定了测量范围和测量精度,因此如何准确地计算出接收光功率的大小,是测距技术中一个非常重要的问题。对普遍使用的计算接收光功率公式的适用范围进行了讨论,指出了其不适用于非合作目标短距离测量的原因。提出了适于非合作目标相位式激光测距的计算接收光功率的新方法,推导了计算公式,并进行了仿真计算。     

基于XGM的SOA波长变换器噪音特性分析及优化设计

利用动态载流子恢复时间可以精确模拟基于交叉增益调制的SOA全光波长变换器的饱和增益效应,本文将SOA分段ASE噪音功率和分段动态模型结合,得到沿长度分布的ASE噪音功率,并讨论了偏置电流、泵浦光和探测光的波长、功率、SOA长度对消光比和信噪比的影响理论计算结果表明,大的偏置电流有利于提高消光比和信噪比;对于一定的输入波长,相对较大的泵浦光和相对较小的探测光变换效果好;SOA的长度存在最佳值.     

有源循环式光脉冲复制系统的输出特性研究

改进并验证了一种基于有源循环光纤延迟线的模拟光脉冲信号复制技术.实验系统采用低增益掺铒光纤放大器补偿循环损耗.进行了光脉冲信号复制的仿真和实验，在掺铒光纤放大器增益为6.774 dB，光滤波器－3 dB,带宽为0.8 nm时，测得第500个复制光脉冲的信噪比为31 dB.仿真和实验结果表明，选用小增益掺铒光纤放大器可以实现低于3 dB的噪音系数，降低掺铒光纤放大器的放大自发辐射噪音并提高输出脉冲序列的信噪比，有望成为提高光脉冲复制器性能的一种新方法.在系统中插入窄带光滤波器等手段也是改善信噪比的有效措施.     

Bragg光纤光栅用作滤波器时的输出光脉冲波形分析

对光纤光栅用作接收端光噪音滤波器进行了详细的理论分析,计算了通信系统中矩形光脉冲信号经“强”、“弱”Bragg光纤光栅滤波器后的输出光脉冲波形,同时也计算了矩形光脉冲信号经匹配光滤波器、现行光通信系统中常用F-P滤波器的输出光脉冲波形,对四种滤波器的输出光脉冲波形进行了分析和比较,并分析了输出信号在抽样判决时的码间干扰情况,从输出波形分析认为,光纤光栅用做接收端噪音滤波器比F-P滤波器具有更大的优越性.     

光网络节点设备信噪比恶化的测量

从理论与实验两方面分析了光网络节点设备光信噪比（OSNR）恶化量的测量,导出了单节点设备输出,输入侧光信噪比之差的公式。理论分析表明：节点设备输出,输入侧光信噪比之差值在一般测试条件下不能反映节点设备对光信号的影响,能作为节点设备光信噪比的恶化量来衡量设备对光信号的影响;为使测量结果能反映光节点参数对光信号的综合影响,测试系统应当满足文中给出的增益条件C＝1。实验结果支持了理论分析,实验结果表明,对于C＝1时光信噪比恶化量为4.5dB的光点设备,当C从3变化与0.16时,其输入、输出侧光信噪比之差从1．8dB变化到11．3dB.     

统一非对称光波导横向耦合模理论分析

光波导横向耦合模理论包含正交耦合模理论和非正交耦合模理论两大类, 为了追求形式上的完美, 两类理论没有统一的解析解, 并且都没有对非匹配耦合系统中耦合功率的非对称性进行深入研究. 本文一方面由Helmholtz方程出发推导出了一种新型的非正交耦合模方程, 并对两类理论中的耦合模方程进行了统一处理和求解, 得到了一种统一的解析解; 另一方面根据所得到的统一的解析解对非匹配耦合系统中耦合功率的非对称性进行了详细研究, 计算结果表明非匹配耦合系统中的最大互耦合功率和最小自耦合功率均可用统一的解析解进行近似计算. 关键词： 光波导 耦合模理论 耦合器 最大耦合功率     

基于光纤光参量放大的光脉冲压窄技术的研究

在高重复频率的光窄脉冲源中,为了获得更窄的脉冲,需要增加泵浦功率|但泵浦功率的提高会使光放大器的增益趋于饱和,放大的自发辐射噪音增强,脉冲光信噪比下降.为此,提出了利用啁啾管理和光纤光参量放大相结合的脉冲压窄方案.将强度调制后的泵浦光通过相位调制引入线性负啁啾,由于经参量过程后在新的闲频光上啁啾会加倍,从而进一步增大了信号的谱宽,并通过色散补偿介质实现了光脉冲压缩.实验给出了10 GHz速率下的结果,通过泵浦光的相位调制在0.5 W平均泵浦光功率条件下得到了脉宽19 ps的光脉冲,结果与理论分析基本吻合.     

低噪音光折变体全息存储

光折变全息存储中,透过晶体的散射光会影响再现象的信噪比,本文基于两波耦合理论,对光折变存储中的散射噪音随光斑尺寸的变化作了简化计算和分析,结果表明减小辐照在晶体上的光斑尺寸能降低散射噪音,提高衍射效率和信噪比,采用球面参考波小光斑尺寸入射,在KNSBN光折变晶体中存储了傅里叶全息图,并得到了低噪音的再现象.     

湍流特征光学测试对比

在10℃～230℃温差下,对大气相干长度r0分别采用夏克-哈特曼的到达角起伏法、差分像运动法、波面法三种测量法和四象限探测器进行了测试和对比;对折射率结构常量Cn2及闪烁功率谱分别采用夏克-哈特曼和光电倍增管进行对比.实验结果表明:对于r0,在强湍流时四象限探测器比夏克-哈特曼的稳定性明显降低,且对夏克-哈特曼三种方法,差分像运动法可克服设备抖动等问题,但引入了方向上不一致的问题,波面法可有效避免该问题;对于Cn2,夏克-哈特曼比光电倍增管测量更稳定,拟合相关系数高达0.96;对于闪烁功率谱,由于噪音影响,在200℃时夏克-哈特曼比光电倍增管测得的最大频率高15Hz;最后,通过对夏克-哈特曼子孔径的闪烁功率谱分析得出,若同一子孔径入射光强不在CCD响应的线性区间时无法准确测量闪烁功率谱,否则可通过不同子孔径可完成湍流均匀性的测量.这将为湍流池提供最优的测试方法及理论依据.     

Simple approach to predict APD/PMT lidar detector performance under sky background using dimensionless parametrization

In this paper, we developed a simple approach to predict the APD/PMT (avalanche photodiode/photomultiplier) lidar detector performance in the presence of residual skylight background. By normalizing all relevant photodetector noise sources to the quantum noise, we obtain quantitative expressions for the degradation of the signal-to-noise ratio (SNR), the increasing threshold sensitivity of and decreasing lidar operation range. To apply the formalism to any lidar photodetectors operating in the ultra violet, visible and near-infrared spectral regions and to perform a comparative analysis of PMT and APD capabilities as the best photodetectors for ultra-violet (UV), visible (Vis) and near infra-red (NIR) lidar, we utilize a set of spectral characteristics that are built from an envelope of individual PMT and APD component responses. On this basis, the general analysis of system performance under intense background conditions is developed, and practical recommendations on detector use for each spectral region are given. The dimensionless formalism and the generalized detector spectral models used allows our analysis to be applied to nearly any lidar receiver operating over very different signal/background situations.     

同步相机测量任意频率光信号时的S/N理论分析

本文从理论上分析了同步扫描相机在测量由双波长激光器产生的差频信号时信噪比的问题.这一差频信号的频率和同步相机的扫描频率并非整数倍关系.我们从光电阴极的发射噪音(shotnoise)理论出发,得出了在这种特殊应用情况下相机的信嗓比比正常应用情况下(即入射光脉冲的频率和扫描频率为整数倍关系)至少要小23倍.     

非旋波近似下级联型三能级原子与腔场相互作用的量子动力学性质

研究非旋波近似下级联型三能级原子与单模腔场的相互作用.结果表明：非旋波近似下，由于虚光场的影响，辐射场的平均光子数和二阶相干度的演化曲线均出现了“小锯齿状”，表现为系统的量子噪声，随着ω和的增大，量子噪声分别减小和增大；非旋波近似下，系统的反聚束效应较旋波近似的强；研究结果还揭示了平均光子数N(t)和二阶相干度g²(t)与原子-场耦合系数λ的关系. 关键词：     

Application of the time-variable feedback to the input amplifiers of pulse magnetic resonance spectrometers: Theoretical considerations

An analytical model for the optimization of the signal-to-noise (S/N) performance for the receiver with input resonance circuit and variable feedback is developed. It is shown that by varying the feedback type and depth optimization of the receiver the best S/N performance could be achieved. This approach is based upon a resonator-receiver model with lumped elements. These assumptions are relatively general for the model to be applicable for the design of both continuous and pulse receivers in radio-frequency and microwave bands. The overall S/N performance of the receiver upon the noise properties of its elements and the feedback settings in the input amplifier is studies for different parameter settings. It is shown that the separate optimization of individual elements does not necessarily lead to the best S/N performance of the receiver, especially when bandwidth properties and noise contribution of the elements are substantially different. It is shown that critical coupling of the amplifier to the resonance structure could be far from optimum. In some cases the optimum S/N performance could be achieved with coupling settings below the critical value. But under the assumptions made the coupling above the critical value does not correspond to be best receiver S/N performance. Suggestions on the optimum architecture of magnetic resonance spectrometer receivers with variable feedback are made.     

INHOMOGENEOUS FLUCTUATION DISTRIBUTION IN THE OUTPUT OF STOCHASTIC RESONANCE SYSTEMS AND ITS APPLICATION

Inputting a periodic signal mixed with white noise into a bistable system, we find that the fluctuation distribution in the time series of the output is strongly inhomogeneous. In certain phase part fluctuation is very low under the stochastic resonance condition, and consequently, the signal-to-noise ratio (SNR) there is much higher than that of the input. This mechanism can be used to design a nonlinear receiver to extract the signed from noise with SNR three times higher than the largest SNR obtained so far by the optimal linear filter.     

孔径平均效应对采用相位补偿技术的空间相干光通信系统误码率的影响

基于大气湍流影响下的空间相干光通信系统模型和孔径平均效应的平面波模型,通过数值模拟研究了弱光强波动条件下孔径平均效应以及大气湍流内外尺度对相干光通信系统误码率和接收孔径直径最优值的影响。研究结果表明:孔径平均效应能够有效减小相干光通信系统的误码率,改善系统性能;原始信噪比越高,传输距离越短,波长越长,相位补偿模式的J值越大,接收孔径直径越接近最优值,孔径平均效应对误码率的改善效果越明显;孔径平均效应会影响接收孔径直径的最优值,相位补偿模式的J值越大,影响越明显;系统误码率和接收孔径直径最优值会随着大气湍流内尺度的增大而相应增大,随着大气湍流外尺度的减小而相应减小。研究结果将为空间相干光通信系统设计提供必要的理论依据。     

周期矩形信号作用下时滞非对称单稳系统 的随机共振

研究了周期矩形信号对时滞非对称单稳系统随机共振的影响,系统中加入的噪声均为Gauss白噪声.得到了信噪比的解析表达式,通过分析信噪比曲线发现系统存在随机共振现象.数值结果还表明乘性与加性噪声强度对信噪比的影响是不同的,在SNR-D参数平面上共振与抑制共存.在信噪比随着时滞量变化的曲线图上发现,当系统的非对称性|r|取值很大或者乘性与加性噪声强度比D/α小于1时,参数平面上的随机共振现象会消失.     

环型孔成像系统在部份相干光照明下对两个点物之分辨

在部份相干光照明下的环型孔成像系统，对两个点物之分辨，按照Ｓｐａｒｒｏｗ判据作了分析和研究，将两点之分辨作为两个参数的函数进行讨论－其一为照明光的空间相干条件，其二为环型孔的中心阻挡，在与圆型孔和完全相干照明的情况比较之后指出，环型孔和部份相干照明情况具有更高的两个点物的分辨本领。     

Noise thermal impedance of a diffusive wire

The current noise density S2 of a conductor in equilibrium, the Johnson noise, is determined by its temperature T: S2 = 4k(B)TG, with G the conductance. The sample's noise temperature T(N) = S2/(4k(B)G) generalizes T for a system out of equilibrium. We introduce the "noise thermal impedance" of a sample as the ratio deltaT(N)omega/deltaP(J)omega of the amplitude deltaT(N)omega of the oscillation of T(N) when heated by an oscillating power deltaP(J)omega at frequency omega. For a macroscopic sample, it is the usual thermal impedance. We show for a diffusive wire how this (complex) frequency-dependent quantity gives access to the electron-phonon interaction time in a long wire and to the diffusion time in a shorter one, and how its real part may also give access to the electron-electron inelastic time. These times are not simply accessible from the frequency dependence of S2 itself.