沙尘天气下能见度对光脉冲时延和展宽的影响

针对激光脉冲在沙尘天气中的时延和展宽问题,以光信号在离散介质中的传输理论为依据,求解了脉冲信号在传播过程中的双频互相关函数,推导了沙尘天气下的脉冲响应。通过分析沙尘天气中不同能见度下激光脉冲时延和展宽的变化情况,得到了激光脉冲的时延量和展宽量与沙尘能见度间的关系,并分别研究了波长为3.8、7.6和10.6 mm的激光脉冲的时延和展宽与沙尘天气中大气能见度间的关系。结果表明:在波长一定的情况下,激光脉冲的时延量和展宽量随能见度的增加呈负指数形式减小,并逐渐趋于稳定值。同时,在能见度一定的情况下,激光脉冲的时延量和展宽量会随信号波长的增加而增加。     

沙尘天气下激光信号的传输特性

以小角度近似为条件,利用逐级递归的方法推导了激光信号在沙尘天气下的辐射传输方程,得到了多次散射下的光强分布函数,以及波长和不对称因子对光强的影响。同时,通过比较不同散射相位函数及沙尘粒子的散射特性,采用了修正的TTHG(Two Term Henyey-Greenstein)散射相位函数,更加全面地反映了沙粒散射后光强的变化规律。研究结果表明,随着光学厚度的增加,散射光强呈现出先增大后减小的趋势,且多次散射的比重相比于单次散射而言逐渐增大。当散射次数超过3次以上时,接收光强的变化可以忽略不计。相对于Mie理论下的结果而言,采用小角度近似理论,从辐射传输的角度分析沙粒的散射特性误差更小,实现了准确描述沙尘天气下激光信号传输特性的目的。     

脉冲展宽下水下激光PPM信号解调方法的研究

在水下激光脉位调制(PPM)通信中,脉冲的时域展宽容易导致时隙串扰,进而严重影响通信质量。针对这一问题,对光PPM取样信号最大似然时隙(MLC)解调和最大累加计数样值(MAS)解调进行了改进。并根据激光脉冲水下传输后其能量分布的特点,在MAS解调的基础上,提出最大变权重累加计数(MVA)解调。计算机仿真结果表明,相比MAS解调,MVA解调时能明显改善时隙串扰情况下的PPM信号解调性能,并且对水下光信道的随机性有较好的自适应能力,证明了MVA解调方法的有效性,对水下激光无线通信的应用具有重要的实际意义。     

沙尘天气下大气能见度对激光光强的影响

基于米氏理论,分别研究了不同波长的激光信号在沙尘天气中发生单次散射和多次散射时光强与能见度间的变化关系.推导出发生单次散射时光强与能见度间的解析表达式,同时采用蒙特卡洛方法分析了发生多次散射时光强与能见度间的关系,并与单次散射时的结果进行对比.结果表明:在激光信号波长固定时,接收光强会随着沙尘能见度的增大而增加,并趋于稳定值;在能见度固定时,接收光强会随着激光信号波长的增大而减小;随着传输距离的增加,多次散射的影响会越来越明显.     

飞秒激光啁啾脉冲放大中脉冲展宽技术研究

计算了啁啾脉冲放大技术中光栅展宽器对钛宝石飞秒脉冲的时域展宽量,并从实验中进行了观测.计算了放大器腔内元件的群色散量,进而提出了省略腔外展宽器的可能性.     

超短激光脉冲的空间展宽及其啁啾特性研究

本文讨论了具有一定频谱宽度的超短激光脉冲经过一对平行光栅后的空间展宽特性.首先应用经典的光栅方程推导了脉冲光经过光栅对后在空间上展宽的计算公式.结果表明随着光栅对之间距离的增加,输出脉冲光斑的横轴长度会随之增加,理论结果与实验结果基本一致.最后利用光纤光谱仪逐点测量了展宽后脉冲光斑的空间光谱分布特性,验证了其空间啁啾特征的出现.     

激光脉冲水中传输时域展宽特性的分析计算

推导出不同距离、水质和探测参量情况下激光脉冲在水中传输的时域展宽表达式，并提出光波门选通法来代替传统的脉宽检测方法，计算结果与实际相符，对水下激光探测应用有重要的实际意义。     

水下激光通信中脉冲时域展宽的模拟计算方法

针对激光脉冲在水下传输时导致脉冲的时域展宽,严重地影响了水下激光通信的性能。以蒙特卡罗模拟为手段,在一定的水质条件下,对激光脉冲经过不同传输距离后的脉冲宽度进行了计算机模拟,模拟结果与实验测量数据相符,精确度高于其他方法,该方法尤其适用于激光脉冲远距离传输的情况,证明了该方法可准确地计算激光脉冲展宽后的脉宽值,能有效地提高水下激光通信的性能。     

可调谐窄线宽钛宝石激光脉冲的放大和频率展宽

在频域上进行了光参变激光器对钛宝石激光脉冲作选取放大并频率扩展的理论分析和数值模拟。实验上实现了用BBO光学参变振荡器作钛宝石激光脉冲选取、频率展宽为120nm的连续可调谐窄线宽（小于0.02nm）激光输出。     

非均匀展宽对超短激光脉冲传播特性的影响

用建立的"预报校正-四阶龙格库塔"数值算法研究了非均匀展宽二能级体系中超短激光脉冲的传播特性。计算结果表明,非均匀展宽线型的线宽对光脉冲传播会产生调制作用。当线宽大于脉冲的频谱宽度时,脉冲面积演化与面积定理相符且脉冲传播平稳;但随着线宽的减小,脉冲面积演化会越来越偏离面积定理,脉冲传播不再平稳并出现"拖尾"振荡。脉冲主峰的峰值和脉冲的传播速度也受到线宽的影响。     

均匀展宽介质中激光超短脉冲面积的演化规律

用数值计算方法研究了均匀展宽二能级体系在激光超短脉冲作用下介质参量、入射脉冲面积、弛豫时间和频率失谐量对光脉冲面积演化的影响.计算结果表明,脉冲面积会在最接近输入脉冲面积2π偶数倍的值上振荡,并经过一定的传播距离后,台阶式跳跃到下一个偶数倍2π的值上振荡.     

基于脉冲展宽波形的光脉冲位置调制异步采样信号的数据恢复技术

提出了一种基于脉冲展宽波形的插值与脉冲展宽效应补偿合并的数据恢复方案。该方案依据权系数同时实现了插值与脉冲展宽效应补偿,解决了时隙抽样误差和抖动问题,完成了脉冲位置调制时隙信号的数据恢复。仿真结果表明,所提出的方案具有较好的稳健性,可有效抑制时隙抽样误差和抖动。在译码时使用的抖动参数与实际抖动参数不匹配的条件下,该方案的性能仍优于将插值与脉冲展宽效应补偿分离处理的方案。该方案将插值与脉冲展宽效应补偿合并在一起,运算更简化。     

超短光脉冲在分段中空光波导中的光谱展宽和脉冲压缩

运用分步傅里叶法解非线性薛定谔方程来对超短脉冲在充满惰性气体的中空光波导中的展宽 与压缩进行数值模拟计算.模拟证明，分段光纤展宽光谱具有损耗小，可能压缩脉冲窄等潜 在优点，对在实验中进一步压缩脉冲到周期量级有指导意义. 关键词： 超短脉冲 中空光波导 广义非线性薛定谔方程 脉冲压缩     

水下激光距离选通成像与脉冲展宽的时序模型

基于距离选通原理,深入分析了水下脉冲传输和探测器选通接收间的时序关系,建立了较为完善的距离选通时序模型;基于搭建的水下脉冲激光距离选通实验平台,设计了专门的模型验证实验。实验与仿真结果的一致性表明:模型能较好地描述水下距离选通成像过程,预测成像对比度随延迟时间的变化,可用于实际选通系统的性能预测和优化设计。此外,还借助模型讨论了各参量对成像对比度的影响,并介绍了利用距离选通技术直接测量水下脉冲时间展宽的方法。     

微弱激光脉冲信号的相关检测

利用二元光电探测器接收激光脉冲信号,然后根据互相关检测的原理设计了信号处理电路,对接收到的信号进行处理,使其信噪比得到改善。在实验中选用不同的延迟时间τ进行检测,并给出了实验结果,且对实验结果进行了比较。实验表明,根据实际情况选择正确的延迟时间,可以达到较高的信噪改善比,满足大多数使用需求。     

飞秒脉冲展宽器的设计

以群速度色散展宽脉冲理论和基尔霍夫－菲涅耳积分为基础，合理地设计了一种紧凑有效的飞秒脉冲展宽器，不仅获得了较大的脉冲展宽比，而且光束通过展宽器后其空间特性也得到恢复。     

Oeffner展宽器高倍率展宽脉冲的理论与实验研究

在理论上分析了Oeffner展宽器的色散特性，给出了展宽脉冲随Oeffner展宽器系统参数变化的关系．据此在实验上建立了一台Oeffner飞秒展宽器系统，将19fs的种子脉冲无色差展宽至605ps，测量结果与理论计算一致．     

大气湍流中超短高斯激光脉冲的时间域展宽模型研究

穿过大气湍流的高斯激光脉冲在时间域的展宽行为与高斯脉冲通过理想高斯滤波器后的时域展宽行为相似。因此,为了激光通信信道仿真的需要,提出用级联巴特沃斯滤波器来逼近理想高斯滤波器的方法对这种时间域上的展宽行为进行建模。逼近后的高斯滤波器的3dB频率点与大气湍流的物理参数(包括折射率结构常数和湍流外尺度)和传播几何路径长度联系在一起,从而将高斯脉冲的展宽与所通过的大气湍流环境参数相结合并得到了模拟高斯脉冲展宽的解析表达式。该模型和由模型参数表示的高斯脉冲展宽的解析表达式不仅在湍流弱起伏区有效,而且在从弱起伏到中等起伏再到强起伏的整个区域中都有效。     

基于选通深度曲线的脉冲激光水下传输时域展宽测量

时域展宽是脉冲激光在水下传输时的重要特性,直接影响蓝绿激光对潜通信和水下激光成像等水下光电应用的性能。推导了选通深度曲线的特征参数与脉冲激光回波波形参数和增强型电荷耦合器件(ICCD)选通波形参数的关系,从而提出了基于选通深度曲线的脉冲激光水下传输时域展宽测量方法。利用所搭建的高重频脉冲激光水下成像系统,在大型室内船池中进行实验测量。结果表明,所提方法能够有效完成脉冲激光在水下传输时的时域展宽测量,尤其适用于远距离传输的情况。     

基于窄脉冲传输的脉冲展宽IGBT驱动电路

设计了一种采用高压隔离脉冲变压器传输窄脉冲,然后应用脉冲展宽电路实现宽脉冲驱动信号输出的无源IGBT驱动电路。采用正电压turn-on窄脉冲和负电压turn-off窄脉冲组合传输的方式以减小高压隔离脉冲变压器的体积和重量,脉冲展宽电路使IGBT在turn-on脉冲上升沿导通,在turn-off脉冲上升沿关断,且其具备储能功能,无需高压隔离辅助直流电源为其供电。脉冲信号发生电路和过流保护电路耦合设计,使IGBT在正常关断和过流保护关断情况下,其栅极都处于反压偏置状态,以提高IGBT关断的快速性和可靠性。将驱动电路用于级联Marx高压电路中IGBT开关的驱动,turn-on脉冲和turn-off脉冲的脉宽均选择为2 μs,结果表明,Marx电路在输出脉冲电压峰值为20 kV时工作稳定,且脉宽在3.5~50 μs之间连续可调,等离子体负载下的输出电压和电流波形显示,打火情况发生时,过流保护电路工作稳定可靠。该驱动电路可有效实现宽脉冲驱动信号的产生,具有较强的可靠性和实用性。