基于周期极化铌酸锂波导的软件同步光采样

随着大于40 Gb/s高速光通信系统的出现, 为了保证光信号传输质量, 需要对光信号进行监测。对于带宽超过传统光电探测器和示波器可测量带宽的高比特率数据光信号, 光采样技术是进行时域测量的重要手段。采用固定频差的方法可以用百兆速率的采样脉冲对高速光信号进行采样, 降低了对采样后电数据处理系统带宽的要求。在对基于周期极化铌酸锂(PPLN)波导中和频效应的采样过程进行建模仿真的基础上, 实现了对Optsim获得的光传输线内10 Gb/s的非归零码(NRZ)和归零码(RZ)信号的采样。采用软件同步算法对采样数据进行处理, 获得信号的眼图, 这一方法可使采样系统对硬件的要求降到最低。与理想与门获得的采样结果进行比较, 对PPLN波导的光采样特性和采样质量进行了分析。     

Lorenz系统族采样同步研究

从对连续时间混沌系统进行数字测量的角度，提出了连续时间混沌系统的采样同步问题. 利用控制理论的结果，设计了Lorenz系统族的采样同步系统. 仅需测量一个状态分量，就可在采样时刻实现同步. 数值模拟例证了同步的性能. 关键词： 混沌同步 Lorenz系统族 采样同步     

二次相位采样问题的等效输入场算法

 分析了采样定理与二次相位采样问题的关系;基于菲涅耳衍射公式,推导了离焦位置光场的计算方法,避免聚焦计算中遇到的二次相位采样问题。提出了等效输入场算法思想,将聚焦过程中遇到的插入元件等效为对源场的调制,从而不需要计算插入位置的光场,解决在离焦位置有任意多个相位板的传输计算中的二次相位采样问题。将由等效输入场算法得到的输出光强与由基于菲涅耳积分公式的光场解析式计算得到的光强进行对比,在0~100 mm范围内的各离焦位置,两者相对误差小于10¹³,从而证实了等效输入场算法的正确性。     

基于啁啾周期极化铌酸锂波段可选择光采样研究

对利用啁啾周期极化铌酸锂(CPPLN)波导的和频效应(SFG),实现能覆盖整个C波段和L波段的光采样技术进行了研究。从耦合模方程开始,对转换效率和带宽进行了数值计算和仿真。对传输速率为10 Gb/s的光信号NRZ序列采样,通过软件同步算法恢复采样结果,得到了清晰的眼图和高质量的Q因子。从仿真结果可以看出应用CPPLN波导比周期极化铌酸锂(PPLN)波导具有更宽的带宽,在调谐的抽运光下,可以对C波段和L波段范围内的任何波段进行选择采样,且波段的宽窄可以根据需要,通过调节波导长度和波导啁啾系数进行任意调节。与PPLN波导中的SFG相比,啁啾周期极化铌酸锂(CPPLN)波导的SFG具有更宽的采样带宽、更灵活的波段选择性。     

基于快速采样的剪切光束成像图像重构算法

剪切光束成像是一种非传统地基光学成像技术,在对位姿快速变化的目标成像时,为重构目标高分辨率清晰图像,其成像系统的回波数据采样速率仍不够快.本文提出一种五光束快速采样的图像重构方法,通过改变成像系统编码和解码方法,采用中心对称结构呈“十”字形排布的发射光束阵型,利用所提的快速图像重构算法,单次采样的回波数据所能重构的目标图像从1幅增加到8幅,快速抑制了重构图像的散斑效应.仿真结果表明,与传统三光束图像重构方法相比,获得相同质量图像所需的回波数据采样次数从20次减少至5次,大幅减少了回波数据采样次数,提高了回波数据采样速率.     

压缩感知同步扫描重建及其采样方案的研究

压缩感知(compressed sensing,CS)-磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术使用随机欠采样的k空间数据来重建图像,大大提高了成像速度.但典型的CS重建很费时,这也是CS-MRI临床应用的主要障碍之一.针对这一问题,该文提出了在扫描时同步进行CS图像重建的方案.在同步重建的过程中,可以实时显示重建图像的结果,用户可以根据图像质量来决定何时终止扫描,这样可以在节约扫描和重建时间的同时,更好地控制图像质量.由于预先无法确定最终的采样率,因此传统的变密度随机采样方法并不完全适用.该文设计了适用于同步重建过程的采样模式生成方案,同时提出了分段采样方法,把采样过程分为两个阶段,不同阶段使用不同的概率密度函数(probability density function,PDF)确定待采样的相位编码行.模拟实验的结果表明,与使用单一密度函数的采样方案相比,分段采样方案能够在整个同步扫描重建过程中始终获得更好的图像.     

光采样模数转换系统的幅度控制及测试

针对2×2光采样时分复用系统幅度不稳定的特性进行了分析,结果表明幅度不稳定来自于两个方面:一是由于复用系统每一级的两路插入损耗不同,时分复用系统每一级的插损不均匀性造成的幅度抖动会逐级累加,从而系统对于每一级两路插入损耗一致性有比较高的要求;二是由于复用过程中的路径多样性造成了脉冲之间的偏振态互不相同,而电光调制器偏振敏感的特性使得采样系统难以正常工作。针对上述两个原因,采用衰减器与偏振控制器对脉冲幅度及偏振态进行精密调节,使幅度不一致性得到有效控制,并通过模拟信号采样测试了该系统的性能。实验结果表明,系统有效比特数为2.35bits。     

光采样模数转换系统的幅度控制及测试

针对22光采样时分复用系统幅度不稳定的特性进行了分析,结果表明幅度不稳定来自于两个方面：一是由于复用系统每一级的两路插入损耗不同,时分复用系统每一级的插损不均匀性造成的幅度抖动会逐级累加,从而系统对于每一级两路插入损耗一致性有比较高的要求;二是由于复用过程中的路径多样性造成了脉冲之间的偏振态互不相同,而电光调制器偏振敏感的特性使得采样系统难以正常工作。针对上述两个原因,采用衰减器与偏振控制器对脉冲幅度及偏振态进行精密调节,使幅度不一致性得到有效控制,并通过模拟信号采样测试了该系统的性能。实验结果表明,系统有效比特数为2.35 bits。     

相息图的变频采样研究

根据相息图的成像原理及其局部空间频率不同的特点，对相息图进行变频率采样，保证相息图上位相在（0，2π）或是（－π，π）取值时量化为相同的等级数，从而消除了相息图采样点的计算、存贮及传输的冗余. 并且采用邻近数值等值插值恢复即可获得良好的再现像质. 实验和理论均证明了该方法的有效性和可行性，为相息图的快速计算、信息存贮与传输提出了一条新的思路.     

产生暗归零码光标记信号的新方案

在对预编码、调制和编码过程进行改进的基础上,提出了一种利用一个双臂马赫-曾德尔铌酸锂调制器和一个电信号时延器产生可调占空比和消光比的光暗脉冲归零码二进制信号的新方案。实验证明这种信号能用传统的二进制强度调制-直接检测系统的接收机进行检测。实验得到了在调节电信号时延器时速率为2.5 Gbit/s的光暗脉冲归零码二进制信号的频谱变化规律,以及占空比分别为0.25,0.35,0.60和0.80时光暗脉冲归零码二进制信号的误码率和眼图。此外,利用该方案产生的光暗脉冲归零码二进制信号可以作为标记在光标记交换网络中得到应用。     

超声检测中变采样问题研究

本文对超声检测中常遇到的变采样问题进行讨论，比较了两种实现方法：基于特征值的二次采样和滤波器组，并给出了二次采样算法。通过试验，对这两种方法在超声信号变采样前后时频域特性的变化做了比较分析，得出前者可以很好地保留检测中所需的特征信号，但频域特性较差；而后者有很好的频域特性，便于进行时频分析。     

光CDMA系统研究

评述了目前光CDMA系统的研究领域和一些最新的实现方案，对基于SPECTS的光CDMA技术方案进行了分析，研究了影响光CDMA系统实现的主要因素，对方案实际实现中面临的技术难点进行了讨论，提出了多址干扰和安全性是近期OCDMA应用可行性的主要技术障碍．     

基于半导体光放大器四波混频原理的光采样

建立了可研究强超短光脉冲放大特性且包含自由载流子吸收、受激辐射、双光子吸收、光谱烧孔和超快非线性折射效应的半导体光放大器理论模型,用以建立脉冲四波混频模型,并进一步仿真了基于半导体光放大器的光采样过程,重点讨论了自由载流子吸收、双光子吸收效应对采样特性的影响。仿真结果与实验结果相符。     

数字全息图的非同步采样对再现像的影响

基于香农采样定理和傅里叶频谱分析,通过模拟数字全息光栅的实验,对非同步采样数字全息图的一些基本问题进行了分析。模拟实验结果表明：全息图透射率函数中的低频调制现象随非同步采样光栅空间频率的增大而变得更明显;全息图再现过程中的频谱泄漏使再现波前发生高频起伏,其影响大小取决于非同步采样的偏离程度,与光栅本身的空间频率无关。另由数值模拟实验表明,频谱泄漏对再现波前的影响可通过数字全息图加窗切趾方法来抑制,以提高再现像质量。     

光谱仪动态采样时间特性的研究

在实时传输的光谱仪数据采样中,通常存在采样时间间隔不等的现象,这使得实时传输光谱仪在一些特殊场合的应用受到较大的限制,如在预测能力更强,检测精度更高的动态光谱分析法中。而恰恰在动态光谱法等时间分辨光谱分析中对光谱信号的采样定时特性要求更高,时间间隔不等会直接影响光谱分析的结果,得到失真的结论。同时与一般采样所不同的是,光谱仪是一定时间的积分采样,这无形中增加了对光谱仪定时采样特性研究的难度。因此,巧妙地利用锯齿波的幅值与时间存在一线性编码的关系,对某一型号的光谱仪进行采样时间及采样时间间隔的测试与分析,测试表明采样时间与积分时间的设置相关,同时时间间隔与积分时间也息息相关,进一步探究了该型号光谱仪在不同积分时间下采样时间间隔波动的范围。研究对注重光谱时间特性的分析法提供积分时间选取的参考依据,同时也提出了一种评估动态时间特性的方法,有利于光谱的动态特性的评估与应用。     

数字全息图变频采样研究

根据Whittaker-Shannon抽样定理,对菲涅耳全息图进行变频率采样,保证整个全息图各部分采样频率为该处相应空间频率的两倍,从而完全消除数字全息图由于采样冗余而带来全息图的信息冗余.并且,对变频采样后的全息图进行线性插值恢复即可获得良好的再现像质.实验和理论均证明了该方法的有效性和可行性,为全息图的信息存贮与传输提出一条新的思路.     

基于选择采样的高效迭代相位提取算法

在光学精密测量中,相移干涉法应用广泛。常用的相移器件容易出现相移误差,采用等步距相位提取算法会产生测量误差。基于最小二乘的迭代相位提取算法可以有效消除该类相位提取误差,提高测量精度,但是其迭代过程运行时间长,效率低。提出了一种基于选择采样的迭代相位提取算法,先对干涉图像进行等间隔抽样,降低计算量;再根据对比度滤除干涉图像中低质量像素点,防止误差增大,进行最小二乘迭代求解相位。仿真实验对算法进行了分析和验证,在抽样间隔为2时的选择采样方法与所有像素点全部代入计算相比,运行时间从6.687 s降为0.725 s,均方根误差仅为0.032 9。实验结果证明:选择采样的迭代相位提取算法运算时间短、误差小,非常适合高速相移干涉测量应用。     

基于2×2光开关的光交换系统研究

本文详细描述了基于光信元（photoniccel）进行交换的光交换系统模型,讨论了光信元的帧结构方法,并完成了2×2LiNbO₃光开关交换单元实验,其技术性能指标为:工作速率155Mb/s;消光比优于20dB;插入损耗小于5dB。