230MHz—300MHz数字式太阳米波声光频谱仪

本文介绍了230MHz—300MHz数字式太阳米波声光频谱仪的工作原理和利用光电二极管阵和计算机数据处理新技术。该频谱仪由10m抛物面天线,PbMoO_4声光偏转系统,1024通道光电二极管阵列以及微机组成。天线的接收频率为230MHz—300MHz,并采用超外差式接收机进行变频。该频谱仪的带宽为70MHz,谱分辨率为250kHz,时间分辨率为80ms,接收机噪声系数为6dB。利用本频谱仪已得到大量的太阳米波爆发天文数据。     

声光频谱仪的频率分辨率

本文讨论了声光频谱仪(AOS)中声光偏转器的频率分辨率和相干光束截断比,以及光电二极管阵接收系统响应对AOS频率分辨率的影响。计算了光电二极管阵象元响应对分辨率线型的展宽,通过这些讨论得出了AOS设计参数(光束截断比,傅里叶透镜焦距,阵象元数)的选择原则,即综合考虑分辨率、频带宽度和仪器轮廓旁瓣,以使AOS适合特定观测要求的定量依据,通过实验测定验证了上述的理论计算。     

导波声光频谱仪集成光路的研究

根据频率分辨率极限和光学分辨经极限，用解析理论的精确公式设计了导波声光频谱仪集成光路，用单点金刚石超精加工和凹面波导制备工艺，研制成Φ１２ｍｍ双孔非球面短程透镜型导波声光频谱仪民集成光路芯片，实验结果表明，器件集成光路在８ｍｍ宽输入光束下通光性能良好，双孔非球面透镜的镜的焦点分别在左，右两端面上，且输出端面焦点衍射光斑半功率点宽度≤４μｍ。     

基于软件无线电架构的手持式频谱仪硬件设计

以手持式频谱仪为背景,设计一种基于软件无线电架构的、高集成度的、低功耗的手持频谱测量平台。该平台采用Xilinx公司28nm高性能功耗比Spartan 7序列的FPGA芯片XC7S100和TI公司集DSP和ARM为一体的双核CPU芯片OMAP-L138为主处理器,选用低功耗、高宽温、自身发亮的AMOLED屏为人机交互模块,通过EMIFA、UPP等外部拓展接口及强大的数据处理能力,结合时钟、电源模块,形成了并行与浮点计算优势互补的手持式数字信号处理系统,解决了频谱仪中频、零频信号的并行处理及复杂的浮点模型解算问题,该系统能具有体积小、精度高、高性能功耗比等特点,在户外等测试现场具有广泛的运用前景。     

声光偏转效应载频测量的方法研究

针对现代载频测量对信号的实时捕获、频率带宽和分辨率的要求,提出了一种利用声光偏转效应的相干光信号处理方法。从理论上对声光效应的Bragg衍射机理和条件进行了描述,分析了随机载频信号捕获、带宽特性和频率分辨率与声光偏转的关系,给出了系统的构成原理和测试方法。通过实验测试和计算机仿真,证明了声光偏转技术能很好地解决并行随机载频信号和频率分辨率的问题,系统性能和信号的实时处理效果得到了明显的改善,带宽达到了300MHz,频率分辨率优于1MHz。这种方法对随机信号载频的跟踪和测量精度优势突出,可应用于雷达信号探测和光电对抗。     

声光自适应信号处理技术在扩频通信中的应用

研究了声光滤波的工作原理,用布拉格器件作模拟抽头延迟线完成横向滤波。讨论了LMS自适应滤波的基本方法,给出了声光自适应LMS滤波的实现方法并用于扩频通信的窄带干扰抑制中。对扩频通信进行干扰抑制的滤波过程通常是一个自适应过程,采用声光自适应滤波技术,不仅能抑制窄带干扰,而且能提高系统的处理增益和分辨率。     

多通道扫描型红外光纤气体测量系统研究

提出了一种将声光可调滤光器技术应用于气体浓度测量的红外光谱系统。该系统以氙灯作为光源,TeO2晶体作为声光介质的色散元件,InGaAs光电二极管阵列作为多通道检测器,利用光纤探测和传输光信号,由计算机处理数据和显示结果。通过声光调制将宽带光变为单色光,通过超声射频的变化实现光谱扫描,可对不同气体进行快速测量,无机械调谐机构,结构简单。通过对甲烷气体的实验表明,该系统的有效光谱测量范围为900~1900nm,光谱分辨率为60nm,可用于对有害气体的在线检测。     

La_3Ga_5SiO_(14)声光可调谐滤波器设计

分析了La3Ga5SiO14(简称LGS)既可以做成同向声光可调谐滤波器,又可以做成大孔径非同向声光可调谐滤波器。推导出超声波频率f和光波波长λo的调谐关系;计算出滤波器的光谱分辨率R和集光能力δiθ;光入射角iθ与衍射角θd、声入射角θa之间的关系。为LGS声光可调滤波器的实用化设计提供了充分可靠的理论依据。把LGS与TeO2声光可调滤波器的光谱分辨率和集光能力做了比较,认为LGS设计成同向声光可调谐滤波器既简便又实用。     

声光偏转效应在相干光检测的应用

为使现代电子侦察技术能适应信号密集、宽频谱、大动态的电磁环境, 提出了一种基于声光偏转器实现相关光信号处理的方法, 分析了射频信号频率变化与布拉格衍射角的关系, 讨论了声光偏转效应对信号频率的空间滤波特性; 在理论分析的基础上, 构建了在可见光范围内实现声光偏转的相干光信号探测的实验系统, 并通过计算机仿真对比, 验证了这种方法的可行性。实验表明, 采用波长为630 nm的单频激光, 带宽为200 MHz的声光偏转器, 其频率分辨率优于1 MHz, 频率信号的空间分离效果明显, 接收灵敏度和信噪比得到改善。     

1.2-2.5μm可调谐红外声光滤光器

本文介绍以ＴｅＯ２作为声光互作用介质的可调谐声光滤光器,我们举调谐波长为１．２－２．５μｍ红外滤光器为例,介绍了滤光器的设计参数。１．２－２．５μｍ滤光器的调谐曲线,光谱分辨率,以及利用该滤光器研制的红外声光光谱仪对某一种塑料中的两种分子的红外吸收光谱的分辨能力。     

声光快速分光技术的研究

用声光滤光器作分光元件是一种新的分光方法,它的优点是光谱分辨率高,能进行光波长的快速扫描,容易调整控制。文中介绍了一种最近研制的声光快速分光装置,其工作光波长范围4000A—7500A(1A=10~(-10)m),光谱分辨率6—14A,衍射效率80—92％,工作电频带35MHz—230MHz,驱动功率1W—2W,自动扫描速度0.02ms—250s/cycle。     

一种高通量宽带近红外声光可调滤光器的设计

声光可调滤光器(AOTF)是20世纪90年代以来近红外光谱仪最突出的进展,传统的单换能器结构使滤光器存在工作带宽较窄的问题。本文采用双换能器结构设计了一种高通量、宽带宽的近红外声光可调滤光器,基于“切面平行条件”波矢量布局方案,通过仿真计算确定声光晶体最优切向切角及换能器长度等最佳参数。两段换能器分别工作于两个不同的波段范围,使得滤光器的工作波段范围在光谱分辨率、衍射效率等参数满足要求的前提下大为改善。测试结果表明,设计的滤光器在900～2 400 nm波段范围内分辨率优于15 nm,衍射效率最高可到41%。     

共线外差干涉系统相位特性

以单束正交线偏振光为光源,利用索列尔-巴比涅相位补偿器使相位连续变化,采用锁相放大器进行数据采集,设计了一种由光纤耦合输出的窄频半导体激光器和双声光调制器组成的共线外差干涉系统,对其相位特性进行了研究,分析了激光束漂移及光源谱线宽度对相位测量的影响.实验表明:系统的相位分辨率为0.3611μm,相位灵敏度为27.386°/mm,测量误差为0.090rad;可以消除由声光调制器光强调制引起的相位误差,抑制激光束漂移引起的误差,以及减弱环境因素产生的噪声对测量结果的影响.     

Ge-As-S系统玻璃物理和声光性质的研究

系统地研究Ge-As-S系统玻璃的物性和声光性质.实验结果表明:随着Ge含量的增加,玻璃的密度,硬度软化温度,化学稳定性均增加,热膨胀系数减小,本征吸收限向长波方向移动,透过区域为0.6～11μm。另外,超声衰减随着Ge含量的增加而减少,该系统玻璃的超声衰减很低,可与熔石英相比。当使用Ge_(30)As_(15)S_(55)玻璃制成的样品进行腔外实验时,观察到4～5级衍射,而同样大小的熔石英样品则没有此现象,故该系统玻璃具有优良的声光性质,是一种有前途的红外声光调制材料.     

集成光学声光可调谐光谱仪的特性分析

提出了一种以集成光学声光可调谐滤波器作为分光元件的新型光谱仪 ,并详细介绍了这种光谱仪的具体特性。通过对这种光谱仪的特征方程、点扩展函数以及色散本领的详细分析 ,指出该光谱仪的分辨本领与器件的声光作用长度成正比 ,也与它的级联级数的平方根成正比。因此增加器件的声光作用长度比增加它的级联级数能更有效地提高光谱分辨率。另外还指出 ,准共线声光耦合是抑制侧瓣、提高分辨本领的有效途径。测试表明 ,当声光相互作用长度L =2 5mm ,声波导和光波导的夹角θ=0 .4 2°时 ,在中心频率 174MHz附近可获得带宽 1.4 4nm ,一级侧瓣 - 13.2dB ,模式转换效率大于 99%的结果。     

远程多光束激光相干场成像拍频误差校正研究

多光束激光相干成像技术是地基观测空间目标的重要方式,各光束的稳定性和性能一致性直接决定着系统成像质量,目前针对系统频率稳定性对成像质量的影响以及激光源频漂的补偿已有一定研究,然而针对多光束发射系统,由驱动放大噪声及声光移频噪声引起的各光束间独立的频漂还需进一步抑制.基于此,本文提出了动态解调和置信区间解调两种抑制方法,理论仿真了动态解调对缓慢频漂抑制的可行性,同时实验证明了置信区间解调法对成像效果的提升,并在200 m和1.2 km的湍流环境中对该解调方法进行了验证.研究表明,置信区间解调法对于各拍频间独立漂移有较好的实时补偿效果,能够有效抑制发射阵列中由声光调制及驱动放大引入的频率噪声,对水平距离1.2 km外的25 mm目标成像角分辨率达到4μrad.本研究为未来远程大功率发射阵列成像中的频率噪声抑制提供了较好的技术方案.     

大角孔径声光可调滤光器设计

本文介绍了大角孔径TeO_2晶体声光可调滤光器的设计方法,提出了声入射角θ_α=100°,光入射角θ_(?)=23.4°的新的晶体取向,从实验上证明了该种声光可调滤光器满足准确的切线动量匹配条件,测得的调谐关系与理论值相一致,这种参数的声光可调滤光器其分辨率提高近10(?).经过补偿后的衍射偏转角变化减小到±0.06°.     

光学矩阵运算(Ⅱ)

在前一篇文章里,我们介绍了内乘矩阵运算的掩膜光学系统、外乘运算系统和双光路电光调制系统.本文我们将介绍矩阵运算的声光调制系统和带有反馈回路的矩阵运算系统. 一、矩阵运算的声光调制系统 在矩阵运算的掩膜系统中,矩阵元可以完全并行地输入,因此这种系统的矩阵运算是一次性并行进行的.但是,掩膜调制器的可变性较差,变化频率还达不到每秒30帧[1].为此,在1981年Caulfield发展了矩阵运算的声光调制系统[2],这种系统以它的实时可变性和高度的可靠性而倍受重视.声光调制器是利用超声波使声光材料的折射率发生周期性变化,形成由超声波调制…     

声光可调谐滤光器的等值点理论

系统地给出了满足平行切线动量匹配条件下的声光相互作用关系曲线 ,发现仅当光的入射方向与晶体光轴间的夹角约为 5 6°时 ,在可见至近红外光谱范围内 ,同一声波矢量可使o光入射e光衍射和e光入射o光衍射同时满足平行切线动量匹配条件 ,并且这两束衍射光的波长相等。称这一特殊的角度为声光可调谐滤光器理论设计的等值点 ,并通过实验验证了这一分析结果的正确性。应用等值点原理设计声光可调谐滤光器 ,在不降低波长分辨率的前提下可大幅度提高光谱测量的信噪比     

大粘度复合纳米材料面投影微立体光刻系统的分辨率研究

 基于数字微反射镜的动态掩膜面投影微立体光刻技术是一种基于快速原型制造思想的新型微细结构加工手段,其系统中常用树脂槽和涂覆装置使得其无法适用于粘度大的固化材料。为实现粘度大的复合纳米材料的固化制造,构建了新型的基于数字微反射镜技术的动态掩膜微立体光刻系统,该系统的加工横向分辨率由系统的光学分辨率与树脂特性共同决定。当单层树脂固化厚度超过临界值时,系统的横向分辨率将降低。根据实验中测量光学系统的分辨率以及树脂的工作曲线,得到本系统的最高横向分辨率可以达到14 μm。