大动态范围高速光子相关器

目前光子相关器在处理速度和动态范围上还不能满足光子相关光谱技术的需求,为解决此问题,对比分析了比例相关器和多采样时间相关器的结构,并结合两者的优点提出利用多采样时间相关结构来设计相关器的高速通道,利用比例相关结构来设计相关器的低速通道,并将高速通道和低速通道相结合,实现大动态范围高速光子相关器的设计。实验结果表明:大动态范围高速光子相关器的采样时间下限可以达到10 ns,动态范围达到1.11012,采用改进归一化方法时,基线误差为0.095 %,相关函数具有足够的精度。     

基于双平行马赫-曾德尔调制器的大动态范围微波光子下变频方法

为了提高微波光子下变频链路的性能,提出了基于集成双平行马赫-曾德尔调制器的微波光子下变频方法.通过理论推导和数值仿真分析了系统的增益和无杂散动态范围,实验搭建了基于双平行马赫-曾德尔调制器的下变频链路,控制直流偏置电压使双平行马赫-曾德尔调制器工作在高载波抑制的双边带调制模式,并对链路进行了性能测试.实验结果表明:该下变频链路的增益为7.43 d B,无杂散动态范围达到了110.85 d B/Hz2/3,工作频段可覆盖5—18 GHz的宽频范围.基于双平行马赫-曾德尔调制器的下变频方法可优化设计输出频谱,系统结构简单、易于实现,为微波光子下变频链路提供了有效的解决方案.     

基于侧向PN结和交趾型PN结的硅基Mach-Zehnder调制器的二阶谐波失真特性

高线性度的电光调制器是构建微波光子链路的核心器件。硅光子调制器利用PN结的载流子色散效应实现微波信号对光波的调制,基于不同结构PN结的调制器有不同的非线性特性。本文采用二阶无杂散动态范围表征二阶谐波失真度,实验研究了采用侧向PN结和交趾型PN结所构成的Mach-Zehnder(MZ)调制器的二阶谐波失真特性。基于侧向PN结和交趾型PN结的MZ调制器的二阶无杂散动态范围为分别为85.11dB·Hz~(1/2)、78.44 dB·Hz~(1/2),表明基于侧向PN结的MZ调制器具有更好的线性度。     

制冷型红外光学系统温栏杂散辐射分析及消除方法

在致冷型红外光学系统中加入温栏会引入杂散辐射。杂散辐射包括温栏自身的辐射及对外部热光的反射。这两种辐射进入探测器后,会降低系统的信噪比和动态范围,影响成像质量。基于辐射及传热理论,提出温栏杂散辐射所引起噪声等效温差的计算模型,并研究了消除温栏杂散辐射的方法。用LIGHT TOOLS进行了光线追迹,对比分析了传统平面环状温栏和球面反射镜型温栏的杂散辐射,验证了理论推导的正确性和消除方法的可行性。结果表明,采用半径为30.3 mm的高反射率球型温栏代替原设计中的粗糙平面型温栏,控制其曲率半径和位置,可使由温栏引入的杂散辐射降低99%以上。     

宽频带无源积分器的设计和实验

 为获得宽频带的无源积分器,建立了考虑杂散参数的等效电路并进行了电路仿真。结果表明无源积分器的频响上限由杂散参数决定。对于相同结构的积分器,增大RC积分常数,会使杂散参数的影响加剧,导致积分器的高频响应变差。使用同轴结构可以减小电容的杂散电感,提高积分器的带宽。对制作的RC常数为10 μs的同轴式积分器进行了频响实验。实验结果表明：在偏差小于5％的范围内,同轴式积分器带宽为50 kHz～80 MHz。在D-dot电压探头线下标定实验和初级试验平台(PTS)单路样机激光触发开关输出电压测量中,使用该同轴积分器获取的测量波形没有波形畸变和高频干扰。     

基于微波光子学的高功率微波测量北大核心CSCD

高功率微波(HPM)测量诊断技术是HPM技术研究的一项重要内容。针对HPM测量的现实需求,研究采用微波光子技术建立测量系统,阐述了系统测量原理,并通过仿真对测量系统的性能进行了分析。设计的测量系统采用超宽带、大动态的电光调制器和光电检测器,利用光纤进行远距离遥控测量,消除辐射和传导干扰,最终可达到40GHz的测量带宽和100dB/Hz^(2/3)的无杂散动态范围。     

自积分式电容分压器的频率响应特性

为了测量电缆中传输的ns量级脉冲高电压,设计了自积分电容分压器并开展了频率响应特性分析。为分压器设计了不同的补偿电阻,并使用含有杂散参数的等效电路进行分析。仿真结果表明:分压器低频特性的主要影响因素是等效取样电阻与低压臂电容乘积得到的时间常数;高频特性主要受电容的杂散电感和取样电阻的杂散电容影响。增大时间常数扩展低频特性时,会导致杂散参数的影响加剧而使分压器高频特性变差。采用方波实验和扫频测量两种方法实测了不同参数分压器的频响特性。结果表明:补偿电阻为550 Ω的电容分压器频响上限超过2 GHz;但是低频特性不足,频率下限约为1.8 MHz;而补偿电阻为6.6 kΩ,且调整结构的电容分压器带宽为0.17~700 MHz,能够满足测试需求。     

基于载波抑制单边带调制的微波光子本振倍频上转换方法

提出了一种基于载波抑制单边带调制的微波光子本振倍频上转换方法.通过将本振信号加载在马赫-曾德尔调制器上产生±1阶本振边带,利用光纤光栅进行边带分离,将–1阶本振边带作为载波输入双平行马赫-曾德尔调制器进行二次调制.中频信号通过90°电桥加载在双平行马赫-曾德尔调制器上,并使其工作在载波抑制单边带调制状态.最后将输出的中频单边带调制信号与光纤光栅反射的+1阶本振单边带信号进行合路拍频,即可获得频率为2w_(LO)+w_(IF)的上变频信号.为了验证该方法的有效性,搭建了上变频链路并进行了性能测试,实验结果表明链路的输出光谱和频谱较为纯净,经过单边带调制后的光谱杂散抑制比达到了22.5 dB,产生的本振倍频上转换信号的杂散抑制比达到了23.6 dB,系统的无杂散动态范围达到了96.1 dB·Hz~(2/3).该本振倍频上转换方法可有效降低对本振信号的频率需求,并且产生的上转换信号纯净度较高,为光载无线通信、光控相控阵雷达等系统中的高频发射提供了有效途径.     

线阵CCD用于快速实时动态测量技术研究

重点研究线阵CCD快速实时动态测量技术。由于测量速度快，除应考虑CCD像元响应非均匀性、非线性等影响因素外，还应考虑采样频率、测量精度、动态范围、快速电路等问题。就上述问题进行了详细研究，并给出解决问题的具体方法。对于采样频率，除了满足采样定理的要求外，还要根据工程实际被测系统要求的振幅和频率，合理选择CCD的动态范围和光源功率。CCD信号处理电路除了采用高速器件小，还要根据具体情况采用其它特殊方法实现。     

基于R-C耦合跨阻设计的1 kHz～200 MHz宽带平衡零拍探测器

通过分析平衡零拍探测器的噪声来源，采用电阻-电容（R-C）耦合跨阻电路方案并优化跨阻放大电路结构，实现了一种低噪声、高共模抑制比的宽带平衡零拍探测器，工作带宽为1 kHz～200 MHz。当光功率为8 mW的1550 nm激光入射时：在5 kHz分析频率处散粒噪声功率比电子学噪声功率高12 dB，共模抑制比达到70 dB；在100 MHz分析频率处散粒噪声功率比电子学噪声功率高20 dB，共模抑制比达到66 dB。该探测器可以为低频引力波探测、高速连续变量量子密钥分发和高速量子随机数发生器等应用提供高性能的探测工具。     

Signal physics

A classical signal which agrees with the ideas of mathematical analysis on infinitesimal quantities possesses an infinite information capacity, which contradicts the concept of information that is finite by definition. A real signal should have some “threshold” for determining a finite step between its distinguishable states and the “limit” for the possible number of states. This paper considers the influence of the level of required energy, performance, and noise of the receiver on the capability of distinguishing the set of states in the signal. It is shown that the generalized threshold is the constraint on the spectral density of the signal energy and the limit is the constraint on the energy density with respect to time or spatial coordinate.     

Tektronix混合信号存储示波器应用于数字信号处理的研究

从时间域与频率域角度通过FFT、矩形窗函数等运算对信号采样、混叠、频谱泄漏等的实验观察提出Tektronix MSO2000型混合信号示波器为数据处理和分析提供大量原始实验数据,而避免了实验过程中大量、繁琐的数据计算处理的方法。通过实验测试进一步说明所提出方案的有效性。     

An Advanced Signal Processing Technique Designed for Multilevel Signal Optical Disc System

We propose a novel signal processing technique by which we can increase the effective signal to noise ratio of optical discs. This technique is capable of reducing the influence of random noise even when the playback signal contains a distortion. We apply this signal processing technique to single carrier independent pit edge recording optical disc system. When a linear recording density of 0.2 μm/bit and a track pitch of 0.8 μm for an optical pickup is used in a DVD pickup (γ =635 nm, NA=0.6), the experimental results show that the system can obtain tangential and radial skew margins of ±0.5° and ±0.75°, respectively. From the experimental results, we estimate that the proposed method is capable of increasing the capacity of DVD by a factor of about 1.2.     

Sampling a Fractal Signal

We consider sampling of a scaled-invariant fractal Weierstrass-Mandelbrot function and propose a generalization of the Kotelnikov theorem for the Weierstrass-Mandelbrot using the higher transcendental Mittag-Leffler function.     

Signal and background separation

In many areas of research the measured spectra consist of a collection of "peaks"--the sought-for signals--which sit on top of an unknown background. The subtraction of the background in a spectrum has been the subject of many investigations and different techniques, varying from filtering to fitting polynomial functions, have been developed. These techniques yield results that are not always satisfactory and often even misleading. Based upon the rules of probability theory, we derive a formalism to separate the background from the signal part of a spectrum in a rigorous and self-consistent manner. We compare the results of the probabilistic approach to those obtained by two commonly used methods in an analysis of particle induced x-ray emission spectra.     

时分复用信号中的全光时钟提取实验

利用非均匀复用后的时分复用 (OTDM)信号 ,从 4× 2 .5GHz的时分复用光脉冲信号中直接提取出复用前的2 5GHz分路时钟信号。此技术可用于高速率时分复用光纤通信系统的解复用中的时钟提取。     

基于LabVIEW空间瞬态光信号处理技术

分析了待探测的瞬态光信号、背景光信号和高频干扰信号频率的特性,利用LabVIEW软件平台设计虚拟仪器，进行信号处理和分析.设计了数字滤波器，对采集到的信号进行数字滤波，对滤波后的目标信号进行谱估计，得到功率谱密度.试验结果表明，该方法设计简单，运行可靠，滤波效果显著.     

基于STD标准的ATS信号组件研究与设计

信号与测试定义（STD）标准从被测对象信号的测试需求出发,以信号的方式描述测试需求,可以为自动测试系统提供更好的程序可移植性。STD标准规范了信号的定义与描述模型,但没有提供具体的实现方法。为了从技术层面上解决测试信号参数传递与测试需求存储问题,分析了STD标准,并根据该标准对信号进行设计,提出了基于STD标准的自动测试系统信号组件设计方案,并以信号激励产生的过程介绍信号组件的交互。以交流AC_SIGNAL信号组件的构建为例,对信号组件的设计方案进行验证。实验结果证明该设计方案切实可行,可为自动测试系统的研究提供参考。     

克服光纤Mach-Zehnder干涉仪信号衰落的新方法及分析

为了克服光纤Mach-Zehnder干涉仪易受环境因素影响而引起偏置相位漂移从而导致输出信号衰落(波动)的问题,提出一种新的简单方法,即:将干涉仪输出信号分为直流和交流两个分量,通过直流分量的大小来计算交流信号的补偿因子,以达到克服交流信号衰落、稳定检测传感信号的目的在小信号测量情况下,该方法在很大范围内能有效抑制随机温度涨落等因素引起的信号衰落的问题文中对补偿方法的误差和局限性也做了分析和讨论.