基于双波长时域合成技术的微波光子波形产生

方波、三角波和锯齿波等微波波形在医学成像、高速通信和高精度测量系统中具有广泛应用.本文提出了一种基于双波长时域合成技术的微波光子波形产生方案,该方案主要采用两个激光器、两个马赫-曾德尔调制器、一个波分复用器和一个可调光延时线.理论分析了方案中方波、锯齿波和三角波波形的时域合成原理,并通过实验成功产生了2.5 GHz重复频率的方波、锯齿波和三角波波形.实验结果与理论分析相符合,验证了该波形产生方案的可行性.并且该系统具有良好的可调谐特性,通过改变微波源的调制频率,可以实现输出微波光子波形的重复频率调谐.实验也成功产生了5 GHz重复频率的方波、锯齿波和三角波波形.     

可调谐半导体激光吸收光谱技术的调制参量影响及优化选择

为获得较好的谐波信号,完成不同测量目的,以DFB-760.77nm波长处氧气监测为例,通过改变扫描锯齿信号和调制正弦信号的频率和幅值,讨论了调制参量对二次谐波信号峰-峰值、对称性、谐波信号展宽和信号完整性等判别依据的影响和变化.结果表明:Sinmulink模拟值和实验值相关性较高,当正弦调制信号和锯齿扫描信号频率比值为1 000倍时,可以获得较好的二次谐波信号.该研究为实验系统中调制参量的选取和调制度及系统准确度、稳定性、重复性等性能的优化提供了一定帮助.     

基于注入锁定增强高次谐波的任意波形产生

提出一种基于注入锁定技术增强高次谐波的任意波形产生方案。通过注入锁定技术放大并增强高次和偶次谐波,将获得的高次谐波和非线性调制产生的第一和第三次谐波进行时域叠加,可合成高阶的三角波、矩形波。将注入锁定增强的偶次谐波和非线性调制产生的第一和第三次谐波进行时域叠加可合成高阶锯齿波和反锯齿波。通过实验,本文成功产生了频率为5GHz的五阶三角波、五阶矩形波、三阶锯齿波和三阶反锯齿波。理论与实验结果表明:五阶三角波与矩形波的方均根误差比同时产生的三阶相同波形提升了10%～37%;可以通过增加注入锁定的支路数来获得更高阶近似的波形。     

调制转移光谱光频率标准系统中电光参数的优化研究

根据窄带相位调制光在非线性吸收介质中的近简并四波混频的物理机理,分析了采用电光调制器实现调制转移光谱(MTS)技术的电磁场激励及其动态演化过程,建立了MTS中频率色散谱和吸收谱的理论模型. 研究结果表明:以分子吸收谱线色散谱信号作为频率误差鉴别信号时,系统调制频率取0.72倍谱线线宽附近可以得到最佳的色散信号强度;解调相位的变化对吸收谱的影响很大,但对色散谱而言,解调相位在90°附近的小范围波动对频率误差信号解调效果影响不大;调制度在0.5–1区域可以得到较好的综合稳频效果. 关键词： 光频率标准 调制转移光谱 频率稳定 电光参数优化     

基于偏振延时干涉技术的光子波形产生技术研究

提出并验证了一种新型的微波波形产生方案,该方案基于偏振延时干涉技术,仅采用一个激光器和马赫-曾德尔调制器(MZM),通过光子微波技术产生高速率微波波形.利用正弦微波信号对MZM进行调制,通过控制MZM的调制度,同时调节差分延迟线的延时量实现偏振延时干涉技术,成功实现了三角波和方波波形的输出.理论分析了基于偏振延时干涉技术的方波和三角波的产生原理,数值计算得到了最佳调制指数.实验中,通过5GHz正弦波得到了同频方波和三角波的输出.实验结果与之相符合,验证了方案的可行性.     

标准图像发生器及在图像板性能评价中的应用

本文介绍了一种标准图像信号发生器的原理、结构和特点。该发生器采用先进的数字合成技术，融合了ＥＰＬＤ编程技术、ＥＰＲＯＭ技术和高速、高精度１２ｂｉｔＤ／Ａ转换器，配以高性能视频放大和高阶模拟低通滤波器，产生的信号波形失真小、信噪比高。可生成正弦波、方波、三角波、线性波及直流等多种标准图像信号。并介绍了将该系统应用于图像板性能评价的具体方法。实际分析了一种图像板的时域和频域特性，主要包括线性度、Ａ／Ｄ转换精度和调制传递函数等。给出了被测图像板的调制传递函数曲线     

基于三角波调制的免标定气体浓度测量方法研究

可调谐二极管激光吸收光谱技术中的波长调制方法具有适应恶劣环境以及灵敏度高等特点,在气体浓度测量方面得到了广泛应用。与常用的正弦波调制相比,三角波调制方式具有更高的灵敏度,但一般采用标定的方法来实现气体浓度的测量。提出了基于三角波调制的免标定波长调制方法,建立了分布反馈激光器在三角波调制下的频率响应模型。实验结果表明,使用所提频率响应关系式可使标准具信号拟合结果的相对残差小于0.4%,一次谐波归一化二次谐波信号拟合结果的相对残差小于1.2%,证明了该模型的可行性;实现了基于三角波调制的CH4气体浓度的免标定测量。     

一种低频信号产生装置的设计方法

信号发生器是一种常用的信号源,广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。目前使用的信号发生器大部分是函数信号发生器,且特殊波形发生器的价格昂贵。所以本设计使用的是STC89C51单片机构成的发生器,可产生三角波、方波、正弦波等多种特殊波形和任意波形,波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变通过软件控制,幅度的改变通过硬件实现。介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。本设计具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等特点。     

洛伦兹线型近似引起的甲烷检测误差研究

2ν₃波段R3分支(6 046.95 cm^-1)是近红外甲烷检测领域最常用波段。R3分支三条谱线相距很近,通常用一条谱线的洛伦兹线型去描述其谱形,校正温度、压强引起的二次谐波峰值误差,然而洛伦兹线型本身引起的误差并没有得到足够的重视。对TDLAS系统建模分析,以低频锯齿波叠加高频正弦波调制激光,经待检测气体吸收后,再利用数字锁相放大及低通滤波实现解调,最终通过旋转坐标系得到一次谐波归一化的二次谐波信号。通过分别比较单条谱线洛伦兹线型与三条谱线Voigt线型对二次谐波的影响,分析温度、压强变化条件下,由单条谱线洛伦兹线型近似带来的二次谐波误差。结果表明：(1)压强、温度变化时,洛伦兹线型二次谐波峰值误差较平均极小值误差更小;(2)洛伦兹线型二次谐波峰值的误差随着压强降低而显著增加,温度为298 K、压强降低至0.2 atm时,由洛伦兹线型近似带来甲烷气体二次谐波峰值的误差达65.5%;(3)以峰谷率、谐波宽度等参数衡量二次谐波谱形,在温度为298 K、压强小于0.8 atm条件下,峰谷率误差大于4.5%,压强为1 atm、温度大于380 K条件...     

TDLAS波长调制法中调制深度与高次谐波中心幅值关系的研究

可调谐半导体激光光谱技术（TDLAS）是近年来发展十分迅速的光谱检测技术,相较于其他光谱检测技术,它具有高灵敏度、高分辨率、实时监测、便携性好、小型化等优点,在工业环保、医疗检测、气象监测等领域得到了广泛的应用。TDLAS波长调制法中谐波信号易受气压影响,经研究发现气压的影响是调制深度对谐波信号的影响,基于TDLAS技术谐波法的原理,研究了各次谐波与调制深度的关系,通过计算四次谐波与二次谐波中心幅值比,利用调制深度函数推算当前气压环境的调制深度,调整调制频率幅度,使得调制深度接近各次谐波最佳调制深度值,使谐波信号信噪比最佳,提高检测精度。实验通过国瑞智GRZ5031湿度发生器产生固定为1 000 ppm的水汽,调节气阀控制密封箱内不同的气压环境,采用TDLAS水汽检测系统获得了10.2~177.9 kPa气压条件下的二次谐波和四次谐波信号,并进行了仿真与实验分析。仿真结果显示：四次谐波与二次谐波中心幅值比的理论值和仿真值最大相对误差为-1.44%,调制深度的理论值与仿真值最大相对误差为1.78%,说明了仿真下的调制深度函数曲线与理论一致。实验结果显示：根据调制深度函数推算调制深度值,当m=2.226 7时,实测的二次谐波中心频率幅值达到最大值,当m=4.061 0时,实测的四次谐波中心频率幅值达到最大值,与理论结果一致;在30.2 kPa<p<177.9 kPa时,调制深度与气压乘积mp值相对误差较小,最大相对误差不超过±3.2%,说明了此气压条件下的mp值波动不大,通过调制深度函数推算的调制深度值与实际值近似,验证了调制深度函数理论的准确性。     

Resonator fiber optic gyro using the triangle wave phase modulation technique

Based on the Sagnac effect, resonator fiber optic gyro (R-FOG) has potential as a high accuracy inertial rotation sensor. An R-FOG based on the triangle wave phase modulation technique is proposed in this paper. The slope of the demodulation curve near the resonance dip is found to affect the ultimate sensitivity of the gyro. In order to maximize the slope of the demodulation signal, the parameters of the triangle wave are analyzed. By employing Fourier series and the method of field overlapping, the relationship between the demodulation signal and the resonance frequency deviation is analyzed. The optimum values for the modulation frequency and phase modulation index are obtained. And the relationship between the carrier component and the phase modulation index under analysis in this paper shows that the triangle wave phase modulation technique is more advantageous than the traditional modulation technique in reducing the noise induced by backscattering.     

光纤通信系统中色散与自相位调制作用下的频域传递函数

由基本物理过程出发,导出了数字或模拟强度调制光通信系统中,包含光纤损耗,色散和自相位调制综合作用下的光功率频域传递函数,由此得到了任意功率波形在传输过程中的演化表达式及各项的物理意义,结果表明,自相位调制导致的功率变化在低频部分与调制频率的平方成正比,在高频部分则与调制频率的平方的正弦成正比。解析公式与数值模拟结果在小调制信号下相符得很好,特别适用于计算非线性效应对系统噪声的影响以及诸如双边带和单边带微波调制光通信系统等情况;在诸如非归零码的大调制信号下,本文公式仍能正确地表示传输后的波形,对系统设计和分析有指导意义。     

解调带宽对船舶辐射噪声调制谱的影响

利用傅里叶分解原理建立了幅度调制的船舶辐射宽带噪声信号数学模型,导出了基于平方解调算法船舶辐射噪声调制谱数学表达式。通过理论分析和仿真计算得到了关于调制谱分析两个新的结论:(1)解调性能与解调处理带宽关系:在声呐接收的船舶辐射噪声各频带调制度相同时,解调性能正比于解调所采用的带通滤波带宽,解调所采用的带通滤波带宽越宽,解调谱信噪比越高;(2)宽带解调谱和子频带解调谱之间关系:船舶辐射噪声宽带解调谱可以近似认为各子频带解调谱之和。为了验证以上两点结论,对实际船舶辐射噪声解调谱进行了相应处理,结果与仿真计算吻合较好。      

谐振式集成光学陀螺解调特性分析

基于激光器频率谱检测技术,沿着光的传输方向分析了光波在谐振式集成光学陀螺系统中的传播,结合输入信号特征,建立频域内的数学模型,通过数值仿真和实验得到了调频检测系统下的解调曲线。按照光的传输方向：激光器、声光晶体移频器、光波导环形谐振器、探测器,利用贝塞尔函数展开和光场耦合模理论分析了谐振式集成光学陀螺解调特性,及其调频调制检测系统解调输出信号与谐振频率偏差之间的关系。通过数值计算,分析了解调曲线的变化规律,得到了施加在激光器压电陶瓷驱动器上调制波形的最佳调制系数。在实验上搭建了激光器频率调制解调技术系统,得到了解调曲线。数值仿真和实验结果表明,当调制系数M=2时,线性工作区间斜率最大,解调曲线最好。实测形状与理论分析结果相符,从解调信号得到±2×10³ rad/s的陀螺动态范围。     

Effects of modulation wave shape on modulation frequency discrimination with electrical hearing

Amplitude modulations of pulsitile stimulation can be used to convey pitch information to cochlear implant users. One variable in designing cochlear implant speech processors is the choice of modulation waveform used to convey pitch information. Modulation frequency discrimination thresholds were measured for 100 Hz modulations with four waveforms (sine, sawtooth, a sharpened sawtooth, and square). Just-noticeable differences (JNDs) were similar for all but the square waveform, which often produced larger JNDs. The results suggest that a sine, sawtooth, and sharpened sawtooth waveforms are likely to provide similar pitch discrimination within a speech processing strategy.     

Intensity modulation in single-mode microchip Nd：YAG lasers with asymmetric external cavity

Intensity modulation induced by the asymmetric external cavity in single-mode microchip Nd：YAG lasers is prosented. Two kinds of experimental results are discussed based on multiple feedback effects. In one case, the intensity modulation curve is a normal sine wave, whose fringe frequency is four times higher than that of a conventional optical feedback system, caused by multiple feedback effects. In the other case, the intensity modulation curve is the overlapping of the above quadruple-frequency signal and conventional optical feedback signal, which is determined by the additional phase difference induced by the asymmetric external cavity. The theoretical analyses are in good agreement with the experimental results. The quadruple-frequency modulation of the laser output intensity can greatly increase the resolution of displacement measurement of an optical feedback system.     

光谱吸收型光纤气体传感器解调系统的研究

提出了一种基于计算机的光纤气体传感器谐波检测的实验室解调方案。系统采用分布反馈式半导体激光器和数据采集卡，并利用所设计的解调软件进行信号解调，实现了气体浓度的谐波检测，并能实时显示采集波形及分析波形。     

Restricted linear least square treatment processing of heteronuclear spectra of biomolecules using the ANAFOR strategy

We explore the use of a processing procedure based on restricted least square minimization as a tool for reducing the time versus resolution dilemma often encountered for biomolecular multidimensional spectra. Using a 2D spectrum as a reference, we obtain the necessary input of frequency components and linewidths. Combined even with a limited time evolution in the indirect dimension, the amplitudes of the correlation peaks in all planes of the 3D spectra can be extracted, and can be used to reconstruct the interferograms in the third dimension. Parameters such as number of lines, threshold choice, resolution, lineshape, number of experimental data points and finally signal to noise ratio of the spectrum are examined starting from a triple-resonance HNCA spectrum of ubiquitin.     

The application rule of simple symmetrical wave signal magneto-optical modulation in spatial azimuth measurement

The purpose of the study is to summarize the application rule of sine wave and other simple symmetrical wave signal magneto-optical modulation in azimuth measurement, and acquire the limit on modulation signal when establishing azimuth measurement model. Firstly, we analyze the principle of traditional azimuth measurement system based on sine wave signal magneto-optical modulation, and establish the error free measurement model based on trigonometric function, after that we present the measurement models based on mixed signal with tangent, cosine and sine function, respectively. Secondly, we discuss the application feasibility of rectangle wave, triangle wave and sawtooth wave signal magneto-optical modulation in azimuth measurement respectively, and establish the azimuth measurement models based on rectangle wave and triangle wave signal modulation respectively, and analyze the reason why the sawtooth wave signal modulation cannot be applied in the azimuth measurement. Finally, we summarize the four simple signal magneto-optical modulation and acquire the requirements on modulation signal when establishing the azimuth measurement model based on simple wave single magneto-optical modulation. The study has an important guiding significance on the application of simple symmetrical wave magneto-optical modulation in azimuth measurement.