基于EKF的水下LD通信精对准控制算法

高速激光通信中接收机与光斑中心很难处于精对准状态,导致水下光通信链路难以稳定建立.首先采用蒙特卡洛仿真统计法分析激光光子在海水中传输的接收光强分布规律,再通过实验对接收端的光斑图像进行采样分析,利用曲线拟合得到接收器位置与接收光强的关系.仿真与实验结果表明:光束经过25 m的水下传输,接收光强分布仍近似为高斯分布.采用非线性估计算法(扩展卡尔曼滤波)与基本状态控制反馈理论,根据接收光强度估计接收器当前位置与最大光强处的距离,通过反馈算法实现接收端与光斑中心的主动跟踪对准.算法仿真结果显示,接收端对准误差在2 mm以下,稳定后接收效率超过98%.     

格结构在晶体梳状滤波器设计中的应用

利用数字信号处理中的格滤波器理论,研究了晶体梳状滤波器的设计方法.当传输函数满足对称和功率互补时,分析指出滤波器的阶数是奇数,N阶滤波器只需要(N+1)/2个波片,且所用波片的厚度比为1∶2∶2…2或2∶2…2∶1；提出了对半带滤波器传输函数作谱分解得到光梳状滤波器传输函数的方法.在此基础上总结出根据应用要求设计晶体梳状滤波器传输函数和结构参量的方法,通过设计一个7阶滤波器,表明提出的方法设计过程简单,且设计结果符合梳状滤波特征.     

基于琼斯矩阵的FIR晶体光滤波器设计方法

FIR晶体光滤波器由夹在两个偏振片之间的N个厚度相同的晶片构成,设计过程中需要根据要求的频率响应求出各个晶体波片的光轴方向和输出端偏振片的通光方向.提出了一种基于琼斯矩阵的反向递推设计方法.FIR晶体光滤波器的琼斯矩阵是各个晶片以及偏振片琼斯矩阵的乘积,利用这一关系可以建立简单的反向递推关系,并计算出与输出偏振分量对应的正交偏振分量,通过迭代运算确定所有元件的角度参数.实例设计的结果与使用其它方法得到的结果一致,设计过程简单.     

与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器

消偏器是光纤传感器、光放大器等偏振敏感性光学系统中的关键器件,用于减小输入光的偏振度(DOP).设计了一种与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器,该器件中利用人为的偏振相关延迟代替了保偏光纤的双折射,并在偏振相关型消偏器前增加了一个1/4波片,从而对任意方向振动的线偏振光具有相同的消偏能力,结构紧凑.对消偏性能随波片阶数、入射光中心波长和振动方向的变化作了数值计算.实验中采用半峰全宽为0.13 nm的光源,入射线偏振光在任意方向振动时,输出光偏振度小于2.6%,消偏器的插入损耗为0.6 dB,损耗起伏小于0.11 dB.实验和数值计算结果表明,该消偏器具有低偏振度、低插入损耗和适合于宽光谱应用的优点.     

三波片偏振态变换器误差分析

在相干光通信和高速光纤通信等领域,要求偏振变换器具有高的偏振变换精度。对由两个可独立旋转的λ／4波片和一个可独立旋转的λ／2皮片组成的三波片偏振变换器的偏振变换误差进行了详细的分析。利用二维几何方法推导出了由波片方位角误差造成的偏振变换误差模型,并进行了数值计算。研究结果表明,三波片不同的组合方式对偏振态的变换精度有影响。其中,λ／4 λ／2 λ／4组合具有最高的偏振变换精度,λ／2 λ／4 λ／4次之,λ／4 λ／4 λ／2的最差;经三种偏振变换器变换后偏振态的方位角的变换误差较大,变换后偏振态的椭率角的误差很小;三种偏振变换器都可以实现较高精度的任意偏振态变换。     

利用旋转波片组实现偏振变换器的两种新方法

偏振变换器作为一种重要的光学器件．以其高偏振变换精度、低成本、低插入损耗以及控制算法简单的特性在相干光纤通信和高速光纤通信领域具有十分重要的地位。提出了利用两个λ／4波片和一个λ／2波片的三波片组合实现任意偏振态变换的新方法。用改进的三维庞加莱球方法—偏振态投射平面的二维几何方法分别推导出了λ／4 λ／4 λ／2组合以及λ／2 λ／4 λ／4组合实现任意偏振态变换时每个波片的位置参量计算公式。研究结果表明：两个λ／4波片和一个λ／2波片的任意组合都可以实现任意偏振态的变换;用偏振态投射平面的几何方法处理偏振变换的相关问题比庞加莱球方法和矩阵处理方法简洁明了。研究结果为偏振变换器的设计提供了理论依据。     

与人射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器

消偏器是光纤传感器、光放大器等偏振敏感性光学系统中的关键器件,用于减小输入光的偏振度(DOP)。设计了一种与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器,该器件中利用人为的偏振相关延迟代替了保偏光纤的双折射,并在偏振相关型消偏器前增加了一个1/4波片,从而对任意方向振动的线偏振光具有相同的消偏能力,结构紧凑。对消偏性能随波片阶数、入射光中心波长和振动方向的变化作了数值计算。实验中采用半峰全宽为0．13 nm的光源,入射线偏振光在任意方向振动时,输出光偏振度小于2．6%,消偏器的插入损耗为0．6 dB,损耗起伏小于0．11 dB。实验和数值计算结果表明,该消偏器具有低偏振度、低插入损耗和适合于宽光谱应用的优点。