基于大气激光通信系统的实验测量研究

文中介绍了激光通过大气随机信道的光强分布测试系统的结构、工作原理和关键技术,在设计激光光斑测量系统基础上,进行了不同气象条件下的视距实验测量,给出了不同天气情况下的测量结果并进行了分析和讨论。用此系统可以方便、准确、形象地观测激光通过大气随机信道后光强的变化情况,为进一步建立大气随机信道模型提供了有力的依据。     

一种非旋转对称"花瓣形"相位板的检测系统设计

提出了利用计算全息图检测非旋转对称的"花瓣"形位相板.分析并推导了光线经过"花瓣"形相位板传播中的高阶像差的理论公式,并以此为指导进行了"花瓣形"相位板的检测系统的设计,给出了设计的结果.讨论了计算全息图衍射级次的分离以及计算全息图的二元化,给出了振幅型的计算全息图的图样.计算全息图的刻线最小间隔是20 μm,计算全息图的制作精度对检测结果的波前误差的影响仅仅为0.005λ.对检测系统作了详细的公差分析,结果表明所有调整公差对整个检测系统的影响和方根值为103.187 nm.     

一种三次非旋转对称的相位板的检测系统设计

作为零位干涉检测方法中非常有前途的一种方法.计算全息可以用于非旋转对称的非球面的检测.以三次相位板为例,阐述了利用计算全息图检测非旋转对称的非球面的基本原理.分析并推导了三次相位传播过程引入的高阶波像差的理论公式,给出了三次相位板的检测系统的没计结果.详细讨论了计算全息图衍射级次的分离以及计算全息图的二元化,给出了振幅型的计算全息图的图样.计算全息图的刻线最小问隔是40μm,计算全息图的制作精度对检测结果的波前误差的影响仅仅为0.005λ.对检测系统作了详细的公差分析,结果表明所有调整公差对整个检测系统的影响和方根值为83.954 nm.     

光学系统“星点检验”技术之研究

本文对目前用“星点检验法”检验光学系统存在的问题进行了阐述。同时对用“星点检验法”检验光学系统的方法进行了分析和研究。     

干涉条纹计数法光纤Fabry-Perot腔液位传感器

提出一种抗光源波动和外界干扰的条纹计数法光纤Fabry-Perot腔干涉型液位传感器.为适应这种条纹计数法对应变大挠度的要求,采用波纹管作应力弹性元件;对干涉条纹走向(或液位升降判向),分别提出实用的硬件设计方案和计算机软件处理办法;给出一种腔长温度补偿设计;实际制作了双光路光纤Fabry-Perot腔液位传感器,进行了实际气压模拟试验和实际水位测量试验,取得了良好结果.     

薄膜光学常数的粒子群算法

为解决椭偏法测量薄膜厚度和折射率实验数据处理较为复杂的问题,采用一种新的基于群体智能的优化算法——粒子群算法处理实验数据.以单层吸收薄膜的测量为例,利用该算法进行数据处理.实验结果表明,可以同时获得3个薄膜参数(折射率n,消光系数k和薄膜厚度d),而且在确切参数范围未知情况下,大范围内进行搜索仍然能保证快速收敛到最优解.该算法与遗传算法以及利用椭偏仪数据处理软件得出的结果相比较,计算精度高,收敛速度快.     

光纤瞬态高温传感器及动态测试系统

为了解决特殊环境下的瞬态高温测量, 设计了一种基于黑体辐射的光纤高温传感器及动态测试系统。根据辐射测温的基本原理, 结合光纤传感技术, 采用了“接触-非接触”测量方法和光纤光栅窄带滤波技术, 提高了测量精度, 减小了背景光的影响。由于瞬态温度随时间变化快, 动态误差大, 探索了一种利用大功率高频CO2激光器作为激励源, 用激光脉冲加热被校传感器。用测得的温度信号对被校传感器进行可溯源高温动态校准的新方案。实验结果表明, 系统测温范围为800～2000 ℃, 并具有精度高, 响应快, 抗电磁干扰, 性能稳定的特点, 解决了热电偶响应速度慢, 寿命短的缺陷, 为冶金、石油、化工、武器研制等领域的瞬态高温测量提供了一种新的测试手段。     

基于LabVIEW的高分辨率光谱测试系统(英文)

提出了一种基于LabVIEW的无源器件光谱测试方案.通过LabVIEW编程控制可调谐激光器、可编程光滤波器、光功率计和数据采集平台,获得了具有不同传递函数的光谱特性.实验中激光器的扫描速度为10nm/s,扫描范围为10nm,数据采集卡的采样速率为1MS/s,结果表明:单个器件的光谱测试可以在1s内完成,光谱分辨率可达1pm;与利用宽带光源和光谱分析仪的传统光谱测试方法相比,所提方案的测试性能可达到传统方案水平,且能显示更精细的光谱细节.该方案能应用于有高分辨率、快速和高效要求的光谱测试中.     

光纤法布里-珀罗传感器的条纹计数法解调误差研究

为探究光纤法布里-珀罗传感器条纹计数法的解调准确度,对基于波峰波谷复合算法的条纹计数法的腔长解调误差及其影响因素进行了理论推导、仿真分析和实验验证.结果表明:光纤法布里-珀罗传感器干涉光谱的干涉级次及干涉级次差、波峰波谷的位置准确度是影响解调准确度的主要因素;干涉级次随腔长的变化导致腔长解调结果产生周期性跳动误差,跳动周期约为光源中心波长的1/4;周期性跳动误差的幅度受波峰波谷位置准确度的影响,波峰波谷位置准确度越低,周期性跳动误差幅度越大,腔长解调误差越大.     

一种LED光能收集光学系统的设计

LED作为照明光源在现代光电仪器中得到广泛应用,光能利用效率与光学系统形式密切相关.针对将大发散角LED的光高效会聚到光纤接收端面的需求,提出了一种椭球面和聚光透镜组合光学系统设计的思路.推导了椭球面几何参数、聚光透镜高斯参数等的计算公式,讨论了此类光学系统设计必须满足的约束条件.实例验证了设计方法的可行性.     

基于LabView的光纤电流互感器一体化测试系统设计

光纤电流互感器日益成为电力系统中最重要的设备,在实用化研究中,光纤电流互感器的检测精度是重要的指标之一,而被测电流的谐波和光纤电流互感器内部的噪声往往影响其测量的准确性。因此对光纤电流互感器谐波的检测以及对其解调算法实用性的验证非常重要。为进一步的谐波治理提供依据及验证解调算法能否有效运用问题,在详细分析现有的谐波检测理论和两种解调算法原理的基础上,设计了一种基于虚拟仪器LabView的光纤电流互感器谐波检测及解调算法测试一体化系统,在快速检测电流各次谐波电平的同时解调出被测电流的信息并对比验证两种解调算法的可行性与优越性,验证结果表明第二种解调算法的精度明显优越于第一种解调算法,更能适用于光纤电流互感器的信号解调。     

亚波长银粒子/孔的光谐振特性

基于异质材料的有效介电常数理沦,仿真了二维亚波长银粒子/孔的等效复介电常数,证实了亚波长金属银粒子/孔的光谐振特性.对于在介质内放咒银粒子的模型,当光频率高于银的等离子体频率时,异质材料的等效介电常数的实部为负;在等离子体频率附近,等效介电常数的虚部存在谐振峰,粒子增大,谐振峰红移;在谐振频率点,银粒子周围局域场最大.在金属银上开孔,并填充不同介电常数的材料时,也存在类似的效应.并且孔内填充材料的介电常数增大,谐振峰红移,在相同介电常数的条件下,孔增大,谐振峰蓝移.光谐振现象与金属粒子/孔的形状有关,因此,光与亚波长金属粒子/孔相互作用的机理为等离子体模和谐振模,异质材料的有效介电常数理论是研究亚波长金属粒子/孔异常光增强现象的有力工具.     

An Experimental Approach to Correcting Counting Errors in the Aerodynamic Particle Sizer (APS Model 3310)

This paper describes the different ways of analyzing the output of a real-time device for measuring and counting airborne particles, the aerodynamic particle sizer (APS). This instrument is very widely used in aerosol research throughout the world. It is a time-of-flight instrument in which a particle's measured transit time in the changing flow in a jet passing between two laser beams is converted to its aerodynamic diameter. As the particle passes between the two laser beams, two signal processors, the small particle processor (SPP) and the large particle processor (LPP), independently provide measures of the particle's transit time from the light pulses that are produced. This information is related to the aerodynamic particle diameter of the particle (d_ae) by means of calibration against ‘unit’ density (1000 kg/m³) spheres. If more than one particle is involved in the analysis of particle transit time, then it gives rise to coincidence effects, resulting in ‘phantom’ particle generation. The SPP is known to generate phantom counts, while the LPP is known to reduce phantom counts. A new method is described in this paper that gives guidance on how to deal with such coincidence problems. The principle is that it relies on additional information to obtain ‘correction factors’. In this case, well-established theory for the aspiration efficiencies of thin-walled aerosol sampling probes has been used along with corresponding experimental data obtained in a wind tunnel using the APS. Results using this method are compared with various other methods that have been tried in the past. The paper provides insights on to how the user can operate the APS to avoid counting errors like those described, and the advantages and limitations of different correction methods are discussed.     

采用OFDM信号作为标记的光分组交换方案

以光正交频分复用信号作为光标记,利用两个不同波长的光载波分别经过强度调制,产生了10 Gb/sOOK光载荷和2.5 Gb/sOFDM光标记。测得了光分组信号经光纤传输前后接收载荷的眼图和标记的星座图以及误码率曲线,结果表明:经过40 km光纤传输后,载荷与标记的功率代价分别为1dB和0.5dB。     

激光尘埃粒子计数器微型光学传感器的研究

研制成功便携式激光尘埃粒子计数器的核心部件———微型光学传感器。该传感器采用直角散射光收集形式,以高功率半导体激光器作为光源,同时采用高性能的PIN型光电二极管作为光电探测器。散射光收集系统为单一大数值孔径的球面反射镜,其对粒子散射光的收集角范围从20°到160°。粒子散射光信号是脉冲信号,其频谱成份主要在高频段,所以在PIN型光电二极管后用一个带通式前置放大器来消除外界的低频噪声,根据米氏散射理论计算了该光学传感器的光散射响应特性,并用聚苯乙烯标准粒子实测了该光学传感器的性能。结果表明,该系统具有高的信噪比、计数效率和尺寸分辨本领。     

粒子群算法在非线性系统应用中的早熟现象及其改进

通过分析粒子群算法早熟现象的机理,研究早熟收敛的本质,并提出一种克服粒子群算法早熟现象的局部"飞跃"策略.应用仿真及系统工程实例表明,该方法能有效地改善粒子群算法在非线性全局优化上的早熟问题,提高了粒子群算法的全局搜索能力.     

New Test Light Spectrum Design for L/U-Band Extended Optical Fiber Line Testing System

This paper describes a new design for the test light source of an L/U-band extended optical fiber line testing system and the side-band suppresser ratio of the test light should be more than 70 dB.     

无线光通信系统中的光接收机设计

介绍了无线光通信的特点，比较了光电检测器、光纤接收模块、自聚焦透镜和多模光纤接收机耦合三种设计方案，提出了自聚焦透镜和多模光纤之间的耦合设计是最优方案。详细讨论了自聚焦透镜和多模光纤之间的耦合设计和电信号处理过程。试验证明，采用该方案后系统输出信号的信噪比显著提高，完全可以满足通信系统的要求。     

应用粒子群算法进行光学自动设计

将粒子群算法用于光学系统的设计优化中,构造相应的数学模型,并编程实现算法.设计了关于曲率半径r、透镜面之间的距离d和玻璃折射率n等光学系统结构参数的适应度函数,用此函数作为评价函数实现对像差的自动校正.给出用粒子群算法进行光学系统设计的实例.结果证明,粒子群算法可以克服以往光学设计中高度依赖初始结构的缺点,可以自由控制结构参数的搜索范围,从而提高光学系统设计的智能化程度.     

An Isotropic Electric-Field Sensing System Using Optical Probe

We design an isotropic electric-field sensing system using an optical probe. The optical probe consists of three electric-field sensors based on a Mach-Zehnder interferometer with the structure of segmented electrodes, which are perpendicular to each other. The measured results show that the ±5 dB baseband can reach 3 GHz, the linear dynamics range is 70dB, and the minimum detectable electric field is lower than 90 dBμ V/m （the spectrum analyser resolution is 100 Hz）. The directional characteristics are almost isotropic within deviations of ±1.5 dB. Therefore this sensing system can be used in the electromagnetic compatibility measurements.