基于多项式调频Fourier变换的信号分量提取方法

为了从含有噪声的混合信号中有效提取各个信号分量, 提出一种基于多项式调频Fourier变换的分量提取方法. 通过研究Fourier变换和分数阶Fourier变换的信号能量积累方式及变换基函数的时频表示, 提出利用时频平面上的多项式调频曲线族代替Fourier变换和分数阶Fourier 变换的调频直线族, 将变换的适用范围扩展到非线性调频信号. 采用粒子群智能优化算法搜索调频曲线族的最优多项式参数, 使混合信号中的某一分量在多项式调频Fourier域上能量谱集中. 最后对能量谱集中的分量进行窄带滤波, 并利用多项式调频逆Fourier变换重构信号分量. 仿真实验结果表明, 该方法不仅能够提取混合信号中的线性调频分量, 还能够实现非线性调频分量的能量谱集中、信号分离和时频特征提取.     

光学相干层析成像色散补偿研究

针对通过增加光源谱宽度来提高光学相干层析成像系统分辨率时样品色散特性的限制作用,分析了色散与光学相干层析成像系统纵向光程分辨率的约束关系.根据物质色散特性,采用数值变换方法对光学相干层析成像相干成像信号进行了色散补偿.实验使用了中心波长1550nm自激发辐射光源和光纤迈克尓逊干涉结构,对水和光学快速扫描延迟线引入的二阶和三阶色散进行了数值补偿并通过相位修正因子来改善补偿效果.确定了一种普适的、快速的数值色散补偿方法.在对水中盖玻片和生物组织和的光学相干层析成像图像的色散补偿实验中取得了良好的效果,证明了方法的可行性.     

光学相干层析成像色散补偿研究

针对通过增加光源谱宽度来提高光学相干层析成像系统分辨率时样品色散特性的限制作用,分析了色散与光学相干层析成像系统纵向光程分辨率的约束关系.根据物质色散特性,采用数值变换方法对光学相干层析成像相干成像信号进行了色散补偿.实验使用了中心波长1 550 nm 自激发辐射光源和光纤迈克尓逊干涉结构,对水和光学快速扫描延迟线引入的二阶和三阶色散进行了数值补偿并通过相位修正因子来改善补偿效果.确定了一种普适的、快速的数值色散补偿方法.在对水中盖玻片和生物组织和的光学相干层析成像图像的色散补偿实验中取得了良好的效果,证明了方法的可行性.     

基于空域脉冲宽度的高效色散补偿方法

提出一种应用于光学相干层析成像（OCT）的色散补偿方法，目的是抑制点扩散函数的轴向展宽并提高系统的信噪比。基于信号空域脉冲随色散的退化性质，构建出信号空域脉宽平方对二阶色散平方的线性方程组，然后将色散增量引入原始信号得到新的信号，并代入方程组即可求解出原始信号的二阶色散，进一步构建补偿相位对原始信号进行色散校正。将该方法应用在点扩散函数修正和生物组织图像的色散补偿中，实验结果表明：点扩散函数的峰值信噪比提高5.11 dB，在效果相近的情况下，所提方法比迭代法快5倍，比分数阶傅里叶变换（FrFT）法快50倍。校正后图像的轴向分辨能力和对比度得到提高，生物样品的结构特征更加清晰。     

一种FBG重构算法及其应用

从耦合模理论和传输矩阵方法出发,介绍了一种设计复杂光纤光栅的有效的简单方法。该方法只考虑光栅内部的一级反射,发现滤波器的反射谱和FBG的耦合函数间存在近似的傅里叶变换关系,能简单快速地对弱反射光栅进行设计。该方法的有效性通过设计光纤通信系统中常用的两种色散补偿器得以体现:第一种色散补偿器的色散值在3dB带宽内恒为17ps/nm,另一种则为具有线性色散斜率的色散补偿器。数值仿真结果表明:此方法可以有效地从反射信息中提取光纤光栅参数,能够应用在利用光纤光栅反射特性的复杂滤波器的设计中。     

非接触二次色散法测量人体血糖的初步研究

提出了一种测量血糖浓度的新方法——二次色散法，此方法采用低相干干涉仪来测量时间相干干涉信号，通过傅里叶变换和多项式拟合获得二次色散。初步测量了三种不同浓度的糖溶液在0．55μm到0．8μm之间的二次色散，实验结果发现随着血糖浓度的增加，二次色散也随之增加。研究证明该方法是一种潜在的无接触、无伤害在线探测人体血糖浓度的方法。为设计一种非接触、无伤害在线探测人体血糖浓度的光学医疗仪器奠定基础。最后讨论了采用本方法尚需改进的问题和进一步的工作。     

用于频域光学相干层析成像的深度分辨色散补偿方法

提出一种深度分辨的色散补偿方法,用于增强频域光学相干层析成像的纵向分辨率。将频域光学相干层析成像采集的干涉谱信号傅里叶变换到空域,获取对应不同深度的干涉谱条纹相位,通过对其进行调整实现对被测样品不同深度处的色散的精确补偿。避免传统方法中采用统一色散系数进行色散补偿所带来的过补偿与欠补偿误差,可以有效消除色散引起的频域光学相干层析成像系统点扩展函数的展宽和扭曲。模拟和实验结果表明,基于深度分辨的色散补偿方法在样品的全深度探测范围内可以达到较佳的补偿效果,可有效提高光学相干层析成像系统的纵向分辨率。     

极端相对论快电子分布等离子体中横振荡色散关系

本文对各向同性极端相对论快电子呈幂律分布等离子体中横振荡色散关系进行了解析和数值研究.得到长波支和短波支色散关系的解析表达式.由于解析近似对波数的限制,无法得到全波数空间色散曲线,因此对色散方程进行了数值求解.研究表明,在满足长波支和短波支条件时,解析色散曲线与数值色散曲线完全符合.此外,利用多项式回归的方法对数值结果进行拟合,得到不同参数下快电子分布等离子体横振荡色散关系近似表达式,该结果为进一步研究快电子分布等离子体的性质提供了重要的理论依据. 关键词： 相对论性等离子体 快电子分布 色散关系 数值计算     

汞光谱色散曲线实验研究

在现有理论基础上,利用汞光谱色散实验测出汞光谱8条谱线对棱镜的折射率后,通过多项式拟合得到了波长和折射率的经验关系,即色散特性函数,并由此得到了汞光谱的角色散率.本文有助于人们更深入认识色散现象.     

用同步调制方法降低偏振模色散影响的理论研究

本文利用分布Fourier变换求解在双折射光纤中的耦合非线性薛定谔方程,数值计算了在20Gb/s的光孤子通信系统中偏振模色散(PMD)的影响.通过数值计算发现用同步调制的方法可以有效的降低偏振模色散对系统的影响.     

Fourier domain optical coherence tomography using optical demultiplexers imaging at 60,000,000 lines/s

We describe high-speed Fourier domain optical coherence tomography (OCT) using optical demultiplexers (ODs) for spectral dispersion. The OD enables separation of a narrow spectral band of 14 GHz (0.11 nm) from a broadband incident light at 256 different frequencies in 25.0 GHz intervals centered at 192.2 THz (1559.8 nm). OCT imaging of 60,000,000 axial scans per second was achieved through parallel signal acquisition using 256 balanced photoreceivers to simultaneously detect all the output signals from the ODs in a Fourier domain OCT system. OCT imaging at a 16 kHz frame rate, 1100 A-lines per frame, 3 mm depth range, and 23 microm resolution was demonstrated using a resonant scanner for lateral scanning.     

双光栅快速扫描光学延迟线的色散补偿

光学相干层析成像(OCT)系统的纵向分辨力不仅与光源的带宽有关,而且与系统中两干涉臂间的色散匹配有关。如果色散没有得到精确匹配,将使光学相干层析成像系统的纵向分辨力达不到所预期的理论值。色散问题在超高分辨光学相干层析成像系统中尤为突出。提出了一种基于双光栅快速扫描光学延迟线(RSOD),用于光学相干层析成像系统的色散补偿。该方法中新增的光栅引入了光栅间距这一独立变量,其与常规单光栅快速扫描光学延迟线机构中的光栅离焦量一起,可使光学相干层析成像系统中的群速度色散(GVD)和三阶色散(TOD)同时得到补偿。分析了双光栅快速扫描光学延迟线的色散特性和色散调节原则,并提供了一个典型光学相干层析成像系统中的色散补偿实例。     

黑木耳霉变前后的傅里叶变换红外光谱研究

为了检验红外光谱技术在食品安全上的判断能力,利用傅里叶变换红外光谱仪测试了未霉变黑木耳和霉变黑木耳样晶的红外光谱.对比它们的红外光谱,两者在羟基和氨基叠加吸收峰、脂类物质吸收峰的频率位置上有较大差异,分别相差23.31和13.42 cm<'-1>.对羟基和氨基的叠加吸收带进行曲线拟合,发现霉变前后羟基和氨基的比例发生较...     

基于界面信号的扫频光学相干层析成像系统相位矫正方法

由于扫频光源的采集触发信号和采样时钟信号存在时间上的随机延时,导致扫频光学相干层析成像(SS-OCT)系统干涉信号光谱的整体错移,进而引发OCT空间域信号的相位跳变,阻碍了基于相位信息的功能成像.为了获得稳定的相位,便于开展功能OCT的研究,提出了一种基于界面信号的数字相位矫正方法.对界面附近相邻A-line间同一深度的相位信号进行差分运算,计算得到相位跳变的A-line位置与光谱错移量(以像素为单位),然后在原始干涉信号上对齐光谱,重新傅里叶逆变换,得到矫正后的复信号.该数字矫正算法不会引入额外的相位噪声,可以实现OCT信噪比受限的相位探测.通过对反射镜、荧光板和小鼠脑皮层血流的多普勒成像验证了该方法的可行性.     

Dispersion Compensation in Optical Coherence Tomography with a Prism in a Rapid-Scanning Optical Delay Line

We demonstrate the theoretical and experimental results of using a single prism in the rapid-scanning optical delay line of an optical coherence tomography (OCT) system for compensating the mismatches of the first- and second-order group delay dispersion (GDD) between the reference and sample arms. The analytical expressions for the first- and second-order GDD are derived based on the typically designed system configuration. Numerical results in varying various parameters are shown. An optimized set of parameters for efficient dispersion compensation in a practical fiber-based OCT system is obtained. The numerical result of the dispersion compensation is demonstrated. Also, the experimental implementation of such a dispersion compensation method is illustrated with the conditions similar to the numerical calculations. The compensation result is quite satisfactory     

Dispersion-based optical coherence tomography OCT measurement of mixture concentrations

We present a low-coherence technique for the measurement of concentrations in aqueous solutions. It is based on a second-order dispersion measurement using the phase of the Fourier transform of the interferogram term obtained with an unbalanced Michelson interferometer. We demonstrate this approach by concentration measurements of aqueous mixtures of NaCl and glucose solutions. Results show errors between a few percent for high concentrations, up to 31% for low concentrations. The application of such a technique in OCT might require ultrahigh depth resolution and/or other scattered photon rejection techniques.     

利用模式的对称性研究光子晶体光纤的色散

由光子晶体光纤的对称性可以得到模式分布的对称性，根据模式的对称性选择适当的展开函数，可以使计算量大大减少。计算了六角结构光子晶体光纤的色散特性，得到了波长在1．55pm处色散为零时，光子晶体光纤的结构参量所满足的方程。     

Contrast enhancement of optical coherence tomography images using least squares fitting and histogram matching

A method of contrast enhancement of optical coherence tomography (OCT) images based on least squares fitting and histogram matching is presented. Several different functions are adopted as the probability density functions of the gray levels to fit the normalized histogram of an OCT image and histogram matching is used to enhance the OCT image automatically. The effectiveness of the method is proved by the experimental results.     

Imaging through scattering medium by recording 3D “spatial-frequential” interferograms

Speed acquisition for image formation process through scattering medium is a challenge in optical coherence tomography (OCT) approach. Besides time domain (TD), spectral Fourier domain (FD) is now widely studied. By using a swept laser source, we demonstrate that a particular time domain OCT method (optical SISAM correlator) can be simultaneously implemented in a single set-up with the corresponding Fourier domain OCT approach (spectral interferometry). Then, FD-OCT and TD-OCT signals are obtained by processing a 3D “spatial-frequential” interferences pattern. We show that these two numerical approaches can be complementary when imaging in scattering medium is achieved.