100.8 km大动态零差相干微波光子传输链路

针对微波通信、超视距雷达和有线电视系统等军民应用需求,为了实现光载射频信号的大动态远距离传输,提出了基于光学锁相环与粒子群算法的零差相干微波光子传输链路技术。该链路前端采用零差光锁相环实现了本振光对信号光的相位跟踪锁定,抑制了锁相带宽内的激光器频率漂移和相位噪声以及长距离光纤导致的相噪恶化,同时平衡探测方式消除了直流分量相关相对强度噪声;通过分析链路前端非线性失真来源,在后端数字处理单元利用粒子群算法寻找最佳非线性失真纠正系数,并对I/Q两路数字信号进行延时匹配、幅相均衡以及线性相位解调,实现了100 MHz频段内射频信号的大动态远距离(≥120 dB·Hz^2/3和100.8 km)传输。     

星间微波光子链路调制方式的优化

针对外调制星间微波光子链路输出信噪比优化问题,建立了基于双电极马赫 曾德尔调制器的强度调制直接探测星间微波光子链路模型,通过优化调制器调制方式来提高链路性能。用数值模拟方法得到了单边带、双边带和推挽式3种调制方式下链路输出信噪比,利用曲面投影法求得了最优调制方式时一定信噪比要求下发射端所需最小光放大器增益和对应的调制器直流偏置相位。结果表明:相同输入射频信号功率和发射光功率情况下,双边带调制输出信噪比比单边带调制高3 dB,低直流偏置相位推挽调制可以进一步优化输出信噪比。输入射频信号功率为-20 dBm,输出信噪比为17.3 dB时,所需最小光放大器增益为43.9 dB,对应的直流偏置相位为0.87。     

交调失真影响下星间微波光子链路接收灵敏度优化

高输入信号功率时的交调失真是降低星间微波光子链路接收灵敏度的主要因素。考虑输入N路四相相移键控(QPSK)调制信号的情形,建立了强度调制/直接检测(IM/DD)星间微波光子链路模型。利用傅里叶级数展开、傅里叶变换/逆傅里叶变换和Graf加法定理,推导出了接收信号任意谐波和交调分量的解析表达式,在确定三阶交调失真个数的基础上,得到了接收光功率与信号噪声失真比(SNDR)之间的关系。着重分析了不同调制方式下链路接收灵敏度与信道数和调制系数之间的关系。当调制系数较小时,接收灵敏度对信道数变化不敏感。随着调制系数的增大,接收灵敏度先增大后减小,存在最佳的调制系数可以使链路接收灵敏度最高。     

光纤稳相微波频率传输中相干瑞利噪声的影响与抑制

利用光纤进行相位稳定的微波频率参考的远距离分配,在深空科学研究、基础物理测量以及多基地雷达技术方面有着广泛的应用需求。研究了基于往返相位校正的光纤稳相传输理论,建立了稳相传输的理论模型,搭建了基于光电延迟锁相环的光纤稳相传输实验系统,理论分析并实验研究了相干瑞利散射噪声对系统传输相位稳定性的影响。研究发现相干瑞利散射噪声不仅直接造成远端信号信噪比恶化,并且通过锁相环路转化为系统残余相位噪声,进一步恶化远端信号的稳定性,成为影响稳相传输系统性能的主要因素。针对该问题,提出了双波长的稳相传输技术,有效地克服了相干瑞利散射噪声的影响,实现了10GHz微波频率参考、100km光纤稳相分发,传输至远端的相位均方根抖动(RMS-jitter)低于730fs。     

两路输入前置光放大星间微波光子链路优化

考虑到星间微波光子链路传输损耗大且多路微波信号之间交调干扰严重,利用前置光放大来提高链路的信号噪声失真比RSNDR。建立了两路输入前置光放大星间微波光子链路模型,推导出了RSNDR的解析表达式。通过优化马赫-曾德尔调制器的直流偏置相移,使得在给定输入射频信号功率条件下RSNDR最大,并进一步分析了前置光放大器参数对最优直流偏置相移和RSNDR的影响。仿真结果表明,前置光放大改变了影响RSNDR的主要因素,使信号放大的倍数大于噪声和三阶交调(IM3)放大的倍数,从而提高了链路的RSNDR。当前置光放大器增益为20dB、噪声系数为3dB时,最优的RSNDR比不加前置光放大器时提高24dB。前置光放大器增益和噪声系数对最优的RSNDR影响很大,而对最优的直流偏置相移几乎无影响。     

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.     

Effect of Virtual Photon Exchange on the Interaction of Light Field with N Atoms

Under no rotating wave approximation and including the effect of dipole-dipole interaction between the atoms, exact squeezing properties for the output optical field and the atomic field are obtained. It is shown that an atom laser keeping squeezed all the time can be generated, though the input optical field is at the coherent state or vacuum state.     

双光子吸收光谱

本文报道以皮秒脉冲激光抽运的光参量放大器为宽带可调谐激发光源，直接测量非线性光学材料的双光子吸收谱的方法。光参量放大器不但可调谐谱带很宽，而且可用一对尼科尔棱镜很容易地实现全波段功率足够强和相等，使此方法的测量结果准确可靠。用此方法研究了一个新有机化合物的双光子吸收谱。实验结果表明所测的新有机化合物在很宽的波长范围内呈现出很大的双光子吸收截面。     

样品吸收对光纤共振拉曼光谱强度的影响

在液芯光纤内产生共振拉曼效应，拉曼光谱强度可以提高１０＾９倍，样品吸收峰及浓度都影响拉曼光谱强度。样品浓度决定光纤的最佳长度。     

基于光谱吸收法的甲烷气体传感器的研究

基于甲烷气体的红外光谱吸收特性,研究了长光程差分吸收式甲烷气体检测的方法.差分吸收法消除了光源不稳定及光电器件的热零点漂移等因素对测量精度的影响,提高了系统检测灵敏度.该方法用LED16做光源,结构简单、成本低廉,配上专门设计的气室,响应度较高的探测器,以及以DSP为核心的数据处理电路,研制出了实用的甲烷气体传感器.     

传播效应对宽带极紫外连续谱的影响

宽带极紫外连续谱是获得阿秒脉冲的重要途径,在此过程中传播效应是影响宽带极紫外连续谱产生的重要因素,本文针对传播效应对宽带极紫外连续谱的影响,采用慢变波近似的一阶传播方程,研究了传播过程对双色场周期量级激光脉冲产生宽带连续谱及其对应的单个阿秒脉冲的影响.通过分析不同聚焦位置和介质长度的传播过程,发现介质位于焦点之后有利于产生连续谱,同时随着介质长度的变长,虽然单个阿秒脉冲峰值强度有所提高,但是产生的阿秒脉冲宽度也会增加.进一步的分析表明,在特定的双色场延迟优化下,传播效应不仅使得阿秒脉冲强度增强,还可以获得与单原子模型下具有同样脉宽的单个阿秒脉冲,而不会因为传播效应导致阿秒脉冲宽度变宽.     

传播效应对宽带极紫外连续谱的影响

宽带极紫外连续谱是获得阿秒脉冲的重要途径,在此过程中传播效应是影响宽带极紫外连续谱产生的重要因素,本文针对传播效应对宽带极紫外连续谱的影响,采用慢变波近似的一阶传播方程,研究了传播过程对双色场周期量级激光脉冲产生宽带连续谱及其对应的单个阿秒脉冲的影响.通过分析不同聚焦位置和介质长度的传播过程,发现介质位于焦点之后有利于...     

Effect of Heavy Atoms on the Doublet Components of the Phosphorescence Spectrum of Triphenylene in Carbon Tetrachloride

Optics and Spectroscopy - Intensity distribution and kinetics of the doublet components of the phosphorescence spectrum of triphenylene in a frozen solution of carbon tetrachloride are analyzed. It...     

The Effect of Collisions on the Resonance Fluorescence Spectrum of Three-Level Atoms with a V-Configuration of Levels

Optics and Spectroscopy - The effect of collisions on the resonance fluorescence spectrum of three-level atoms with a V-configuration of levels when excited by two monochromatic resonance fields...     

多普勒效应对紫外吸收温差谱的影响

探讨了紫外吸收温差谱的形成,谱线加宽可能是其成因之一,不同的物质在不同的温度范围内其主导因素可能各异。分析了温度对多种谱线加宽的影响,并对多普勒效应致温差谱函数进行了理论推导。对于温差谱具有峰位不变和负峰等特征的一类物质,比如C₆₀和黄体酮等,得出的结果可对其给出很好解释,多普勒效应可能是这类物质紫外吸收温差谱形成的主要因素。     

PbSe量子点荧光匹配气体吸收光谱方法研究

PbSe量子点(PbSe-QDs)是红外波段的典型纳米材料,其具有大的玻尔半径、小的体材料禁带宽度(玻尔半径是46 nm,体材料禁带宽度是0.28 eV),因此,在近红外区域,PbSe-QDs具有强大的尺寸受限效应和较高的量子产出率。本文对不同尺寸的PbSe量子点的荧光光谱特性进行了研究,提出了一种通过调节PbSe量子点的量子尺寸匹配气体吸收光谱的方法。采用配位溶剂的方法制备了尺寸为4.6和6.1 nm的PbSe量子点,将该PbSe量子点沉积到GaN发光芯片上并经过紫外光照处理和固化后制成了光致发光的近红外光源,其中4.6 nm的PbSe-QDs的沉积厚度为671.5 μm,而6.1 nm的PbSe-QDs的沉积厚度为48 μm。将制成的近红外光源应用到C₂H₂气体和NH₃气体的检测实验中,实验结果表明,通过改变PbSe量子点的尺寸可以调节光源光致发光峰的位置,从而覆盖目标气体在近红外波段的吸收谱线。4.6 nm的光源发射光谱包含了1 500～1 550 nm之间的C₂H₂气体的全部的吸收谱;6.1 nm的光源发射光谱包含了1 900～2 060 nm之间的NH₃气体的全部的吸收谱。这种利用PbSe量子点尺寸的可调性匹配对应气体吸收谱的方法是可行和有效的,具有广阔的应用前景。