双音调制下星上微波光子系统的交调失真分析

马赫-曾德尔调制器的非线性会严重恶化星上微波光子系统的性能。建立了包括光源、马赫-曾德尔调制器和光电探测器的双音调制理论模型,利用傅里叶级数展开、傅里叶变换和Gegenbauer加法定理,推导出了调制器非线性失真的严格通用解析解。根据该解析解,可精确地预计不同调制方式下星上微波光子系统的非线性失真,优化系统性能。分析结果表明,双边带和单边带调制条件下,将调制器输出信号保留至二次谐波能较好地近似计算三阶交调失真比和三阶交调截点,三阶交调失真比随调制系数的增大先增大后减小。当调制系数小于1.4674时,单边带调制三阶交调失真比至少比双边带调制小6dB,适合于星上微波光子系统的应用。     

基于电光调制提高静态傅里叶干涉具光谱分辨率的研究

在静态干涉系统中,采用电光调制可变折射率晶体LiNbO₃做静态傅里叶干涉具的材料,两侧分别加载相位相反的调制信号,从而在不改变静态傅里叶干涉具尺寸的条件下提高光谱分辨率。通过推导光程差函数与折射率调制度的函数关系,计算得在折射率调制度为0.030的条件下,比同尺寸干涉具光谱分辨率提高了16.7倍,达到2.836 cm-1。仿真结果表明折射率调制度会因波长增大而减小,光程差函数会随干涉位置的增大而产生偏大的现象。实际探测过程中,由于光谱范围500～1 100 nm相对较窄,波长变化造成的光谱探测失真不大,可以通过标定补偿,所以应用该方法可以有效地提高静态干涉系统的光谱分辨率。     

基于保偏光纤双折射特性的函数波形发生器

提出并研究了一种基于保偏光纤双折射特性的函数波形信号发生器。发生器采用正弦微波信号调制连续光波，光波经45°偏振控制后耦合进入保偏光纤，利用光纤双折射特性在快慢轴两个正交光场分量间引入可控时延差，经光电检测后的光电流表达式可由傅里叶级数余弦谐波项构成，结合宽带90°电桥亦可获得傅里叶级数正弦谐波项构成，因此模型具备可调谐函数波形输出特性。分析结果表明，通过控制发生器三个变量，即偏压相移φ、调制系数β和时延差τ，可对傅里叶级数各谐波系数进行灵活调控。分析并讨论了各变量之间的关系，利用光学仿真验证了方案的可行性。当限定均方根误差（RMSE）≤5%，可获得0～30%可调顶边梯形波和20%～80%可调对称三角波。     

TDLAS波长调制法中调制深度与高次谐波中心幅值关系的研究

可调谐半导体激光光谱技术（TDLAS）是近年来发展十分迅速的光谱检测技术,相较于其他光谱检测技术,它具有高灵敏度、高分辨率、实时监测、便携性好、小型化等优点,在工业环保、医疗检测、气象监测等领域得到了广泛的应用。TDLAS波长调制法中谐波信号易受气压影响,经研究发现气压的影响是调制深度对谐波信号的影响,基于TDLAS技术谐波法的原理,研究了各次谐波与调制深度的关系,通过计算四次谐波与二次谐波中心幅值比,利用调制深度函数推算当前气压环境的调制深度,调整调制频率幅度,使得调制深度接近各次谐波最佳调制深度值,使谐波信号信噪比最佳,提高检测精度。实验通过国瑞智GRZ5031湿度发生器产生固定为1 000 ppm的水汽,调节气阀控制密封箱内不同的气压环境,采用TDLAS水汽检测系统获得了10.2~177.9 kPa气压条件下的二次谐波和四次谐波信号,并进行了仿真与实验分析。仿真结果显示：四次谐波与二次谐波中心幅值比的理论值和仿真值最大相对误差为-1.44%,调制深度的理论值与仿真值最大相对误差为1.78%,说明了仿真下的调制深度函数曲线与理论一致。实验结果显示：根据调制深度函数推算调制深度值,当m=2.226 7时,实测的二次谐波中心频率幅值达到最大值,当m=4.061 0时,实测的四次谐波中心频率幅值达到最大值,与理论结果一致;在30.2 kPa<p<177.9 kPa时,调制深度与气压乘积mp值相对误差较小,最大相对误差不超过±3.2%,说明了此气压条件下的mp值波动不大,通过调制深度函数推算的调制深度值与实际值近似,验证了调制深度函数理论的准确性。     

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。     

洛伦兹线型近似引起的甲烷检测误差研究

2ν₃波段R3分支(6 046.95 cm^-1)是近红外甲烷检测领域最常用波段。R3分支三条谱线相距很近,通常用一条谱线的洛伦兹线型去描述其谱形,校正温度、压强引起的二次谐波峰值误差,然而洛伦兹线型本身引起的误差并没有得到足够的重视。对TDLAS系统建模分析,以低频锯齿波叠加高频正弦波调制激光,经待检测气体吸收后,再利用数字锁相放大及低通滤波实现解调,最终通过旋转坐标系得到一次谐波归一化的二次谐波信号。通过分别比较单条谱线洛伦兹线型与三条谱线Voigt线型对二次谐波的影响,分析温度、压强变化条件下,由单条谱线洛伦兹线型近似带来的二次谐波误差。结果表明：(1)压强、温度变化时,洛伦兹线型二次谐波峰值误差较平均极小值误差更小;(2)洛伦兹线型二次谐波峰值的误差随着压强降低而显著增加,温度为298 K、压强降低至0.2 atm时,由洛伦兹线型近似带来甲烷气体二次谐波峰值的误差达65.5%;(3)以峰谷率、谐波宽度等参数衡量二次谐波谱形,在温度为298 K、压强小于0.8 atm条件下,峰谷率误差大于4.5%,压强为1 atm、温度大于380 K条件...     

可调谐激光二极管吸收光谱系统信号分析及谱线畸变校正技术研究

利用可调谐激光二极管吸收光谱技术进行气体检测时,波长调制伴随的光强幅度调制,会使解调出的谐波谱线发生畸变.在傅里叶分析的基础上对可调谐激光二极管吸收光谱任意调制幅度的波长调制光谱信号进行了分析,给出了光强幅度调制引起吸收谱线畸变的理论解释.提出了在波长调制过程中进行旧步平抑幅度调制的方法来消除谱线畸变,设计了实验方案并...     

基于混频效应的宽带激光谐波转换理论

提出了一种新的宽带激光谐波转换理论,指出实际宽带激光谐波转换不能简单应用倍频理论,提出同时存在不同波长之间满足和频相位匹配情况,因而宽带谐波转换应该是一个倍频加和频的混合转换过程.在合理设计下,不同波长之间的和频效应可以在整个谐波转换中占主导地位,突破了传统允许波长的限制,这种理论和方法不仅适合二倍频,同时适合三倍频等高次谐波转换 关键词： 宽带激光 谐波转换 混频     

准连续激光调制吸收谱的多谐波分析

使用准连续二极管激光器进行多重调制光谱检测时,发现吸收光谱信号中存在着丰富的倍频、和频以及差频成分;从激光与气体吸收谱线的非线性作用角度研究了倍频、和频及差频等信号存在的必然性;从实验角度对信号特征进行研究,发现其中有些和频、差频成分的幅度比传统调谐二极管激光吸收光谱技术中的二次谐波信号的幅度更大,有望在准连续调制谱技术中提高检测的灵敏度。     

可调谐半导体激光吸收光谱技术的调制参量影响及优化选择

为获得较好的谐波信号,完成不同测量目的,以DFB-760.77nm波长处氧气监测为例,通过改变扫描锯齿信号和调制正弦信号的频率和幅值,讨论了调制参量对二次谐波信号峰-峰值、对称性、谐波信号展宽和信号完整性等判别依据的影响和变化.结果表明:Sinmulink模拟值和实验值相关性较高,当正弦调制信号和锯齿扫描信号频率比值为1 000倍时,可以获得较好的二次谐波信号.该研究为实验系统中调制参量的选取和调制度及系统准确度、稳定性、重复性等性能的优化提供了一定帮助.     

组合光调制中矢量分析方法

一般文献对光调制的分析方法为矩阵分析法,本文提出用矢量分析的新方法,并用此方法详细分析了电光调制和磁光调制的组合光调制中输出光强信号,得出了与矩阵方法一样的结果。     

Performance evaluation of N × 40 Gbps CS-RZ and DCS-RZ modulated signals transmitted over single mode fiber based on non-ideal LiNbO<Subscript>3</Subscript> Mach-Zehnder modulators

We investigate the transmission performance of N × 40 Gbps carrier-suppressed return-to-zero (CS-RZ) and duobinary CS-RZ (DCS-RZ) modulated wavelength division multiplexed (WDM) signals over the standard single-mode fiber (SSMF) based on non-ideal Mach-Zehnder (MZ) modulators through numerical simulations. In addition to that, the impact on receiver margin related to the residual chirp due to an asymmetry ratio of modulators as well as the effect of the applied chirp of modulators has been studied. As the asymmetry ratio of modulators is increased, dispersion penalties are increased asymmetrically at around the zero dispersion wavelength for the CS-RZ format. The DCS-RZ modulation format has a symmetric behavior due to different characteristics of the residual chirp of modulators. The receiver margin for the DCS-RZ modulation format is larger than the CS-RZ modulation format above the asymmetry ratio of 0.82 of modulators (extinction ratio of 20 dB) with the optimal Δλ_DCF. By controlling the negative/positive applied chirp of the first/second modulator, dispersion penalties can be reduced for both the CS-RZ and DCS-RZ formats. In the DCS-RZ format compared to the CS-RZ format, the effect of the applied chirp of the first modulator is more dominant than that of the second modulator. The simulation results show that the receiver margin is limited by the asymmetry ratio of modulators as well as a deviated wavelength from the zero dispersion wavelength of dispersion compensating fibers (DCF) in order to be fully post-compensated. Dispersion penalties can be reduced with appropriate chirp parameters of two non-ideal modulators.     

自相位调制和交叉相位调制共同作用下抽运探测波结构中的信号扰动研究

针对强度调制直接检测波分复用系统研究了抽运探测波结构中自相位调制和交叉相位调制共同作用下的光信号传输,给出了确定任意抽运信号下的探测波时域波形及强度调制率的理论解析方法,分析了信道间隔、传输速率对于交叉相位调制的影响,发现抽运波自相位调制的作用主要体现在使探测波时域强度调制率有所增大,解析结果和数值仿真能较好地吻合。     

对热释电摄像机调制方法的研究

本文主要分析了用于红外干涉测试中的热释电摄像机的工作原理及其调制特性，比较了几种调制方式的优缺点，最后提出了热释电成像的移相调制法，考虑了优选调制频率对测试结果的影响，并给出实测结果。     

紫外光通信调制方式的对比研究

分析了启闭键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲位置调制(DPPM)和数字脉冲间隔调制(DPIM)的编码结构,然后从带宽需求、平均发射功率、传输容量和差错性能等方面对各种调制方式进行了仿真对比。结果表明,DPIM调制比PPM具有更高的传输容量和更少的带宽需求,并且解调对同步要求较低,实现更简易,并结合紫外LED阵列将作为今后实用化紫外光源的发展趋势,DPIM调制在未来紫外光通信系统的应用中将具有更大的优势。     

基于石墨烯的宽带全光空间调制器

提出了单层石墨烯包裹微纳光纤的全光空间调制.石墨烯作为可饱和吸收体包裹在通过二氧化碳激光器加热制备的微纳光纤上,当信号光沿着微纳光纤传输时部分光将以倏逝场的形式沿着微纳光纤表面传递,并与石墨烯产生作用被吸收.同时将波长为808 nm的抽运光从空间垂直入射到石墨烯包裹的微纳光纤处,依据石墨烯的优先吸收特性,通过抽运光控制石墨烯对信号光的吸收,实现了宽带全光空间调制.在1095 nm波长处获得最大调制深度约为6 dB,调制带宽约为50 nm,调制速率约为1.5 kHz.空间全光调制器具有输出信号光“干净”的特点.与传统石墨烯微纳光纤全光调制器相比,输出端不需要对抽运光进行光学滤波而直接获得已调信号.该复合波导全光空间调制器以更为灵活、高效的方式打开了微纳超快信号处理的大门.     

一种新型的分子离子吸收光谱技术

将频率调制和磁旋转 技术应用于速度调制激光光谱技术中,形成一种全新的具有高灵敏度的分子离子光谱测量技术,它不仅保留了速度调制光谱技术掏中性分子吸收信号的特点,同时使噪声达到散粒噪声的测量极限。     

不同宽带脉冲在钕玻璃放大器中的幅频效应

宽带脉冲在钕玻璃放大器中传输时,由于受到增益窄化和增益饱和效应的影响,脉冲频谱将受到调制,从而产生边带丢失或者频谱两侧失衡,进而导致脉冲时间波形产生调制。针对不同的宽带光源模型,数值模拟了放大器输出波形的幅度调制,分析了增益带宽、输入脉冲带宽及增益曲线中心波长相对输入脉冲中心波长的偏差等因素对输出脉冲调制度的影响。结果表明:不同的宽带光源脉冲经过钕玻璃放大器后,均会产生不同程度的幅度调制;啁啾堆积脉冲比正弦相位调制脉冲产生的幅度调制小。     

色散对高能激光光纤前端FM-AM效应的影响

<正>弦相位调制脉冲可以满足高能激光驱动器对宽带和束匀滑的要求,在光纤系统中传输后,由于光纤中群速度色散的作用,将会产生强度调制,从而加剧光纤功率放大器中的非线性效应和光谱整形的难度.通过对2GHz,14·25GHz正弦相位调制脉冲经过不同光纤长度传输实验为例,结合光纤系统中色散对FM-AM效应影响的理论分析,发现2GHz相位调制脉冲的实验结果与模拟结果符合较好.     

The optimal design for weak optical feedback semiconductor laser with frequency modulation

In this paper the frequency modulation characteristics the semiconductor laserwith weak optical feedback are presented,considering both the frequency deviation and thespurious intensity modulation.The frequency modulation can be realized without spurious in-tensity modulation under proper feedback conditions.There is an optimal feedback intensity tomaximize the frequency deviation.