兰州重离子加速器控制系统DSP组件设计

针对重离子加速器部分电源的控制要求,进行了分析研究,提出并实现了一种实时、高效、多功能的控制系统。该系统基于数字信号处理器（DSP）和两片现场可编程门阵列（FPGA）芯片相结合的核心处理构架,在系统后端利用PXI总线接口配合FPGA来与工控机箱中的系统控制器和其他控制组件进行大批量数据交互;系统前端利用直接数字频率合成器、模数转换器和数模转换器等器件结合DSP和FPGA中的控制算法及相应控制机制来实现对不同电源控制参数的处理和功率的输出;平台中两组光纤模块也与FPGA相配合实现对同步触发事例等实时数据的收发和调试。     

兰州重离子加速器控制系统DSP组件设计

针对重离子加速器部分电源的控制要求,进行了分析研究,提出并实现了一种实时、高效、多功能的控制系统。该系统基于数字信号处理器（DSP）和两片现场可编程门阵列（FPGA）芯片相结合的核心处理构架,在系统后端利用PXI总线接口配合FPGA来与工控机箱中的系统控制器和其他控制组件进行大批量数据交互;系统前端利用直接数字频率合成器、模数转换器和数模转换器等器件结合DSP和FPGA中的控制算法及相应控制机制来实现对不同电源控制参数的处理和功率的输出;平台中两组光纤模块也与FPGA相配合实现对同步触发事例等实时数据的收发和调试。     

基于FPGA的千兆以太网光纤转换器的设计

根据实际高清晰度LED大屏幕显示器远距离的传输需求,为了解决千兆以太网5类非屏蔽双绞线最长100米传输距离的瓶颈问题,选用了传输距离较远的光纤取代原有的5类非屏蔽双绞线。出于成本考虑,不改变原有发送与接收系统结构,设计了一种千兆以太网光纤转换器,通过基于FPGA的光纤端和千兆以太网端数据格式的转换及控制模块的设计,实现了以太网双绞线和光纤两种介质间的相互转换。将该转换器应用于高清晰度LED显示屏的实时数字视频传输系统中,取得了良好的效果,实现了远达10千米的实时数字视频传输,满足了未来一段时期内用户的需求,达到了设计的预期目标。     

基于PCI-E和光纤的红外高速传输系统

 随着红外成像探测系统向长线列和大面阵方向发展,红外数据量大幅度增加,传统的数据传输技术已不能满足这么高的传输速度要求,针对这个问题采用先进的PCI（peripheral component interconnect,外设组件互联）Express（简称PCI E）技术和光纤高速传输技术,系统速度达到100 Mbyte/s以上,解决了红外图像超高速传输问题,并通过实验采集到了高质量的红外图像。结果表明,该系统对高速红外图像采集具有很高的实用价值。     

基于FPGA技术的加速器切束控制系统设计

针对加速器驱动次临界系统(ADS)中强流质子直线加速器,即ADS注入器Ⅱ,设计了采用现场可编程门阵列(FPGA)切束技术的加速器快保护控制系统。当系统检测到束流异常故障信号时能快速切断束流,并上传故障信息,方便故障排查和后期数据分析。该控制器基于FPGA设计,可实现光纤通信、串口通信、逻辑电平信号输出等功能。其中,光纤通信功能用于控制斩波器电源快速切断束流;串口通信用于实时传输设备状态信息;逻辑电平信号输出用于控制继电器产生开关量信号去远程控制保护设备,以防止运行设备的损害。通过现场运行测试,切束响应时间在10 s之内,达到安全设计要求。     

BEPCⅡ储存环逐束团丢束监测系统及应用

针对北京正负电子对撞机二期工程（BEPCⅡ）在高流强下运行经常出现的突然丢束问题,研制了基于逐束团测量的丢束监测系统。束流位置探头（BPM）的四路电极信号作为监测系统的信号源,四路高速模数转换器(ADC)和现场可编程门阵列（FPGA）进行模拟信号的数字化和数字信号的处理。通过获取丢束前每个束团的位置和流强等信息来分析引起丢束的原因。结合加速器硬件情况,长时间对丢束监测系统数据的分析,以及设计的对比实验,深入研究丢束问题。系统对高频系统故障、束流不稳定性和磁铁电源系统不稳定等原因引起的丢束现象可以做出准确的判断,进而为加速器稳定运行提供优化方向。     

基于NI PXIe-7966R的磁共振成像接收机设计

提出了一种基于NI PXIe-7966R（National Instruments Corporation,美国）的磁共振成像（MRI）接收机设计方案,进行磁共振信号直接采样、数字下变频（DDC）和数据上传,以及磁共振图像恢复．使用NI LabVIEW FPGA（National Instruments Corporation,美国）开发平台,对NI PXIe-7966R板载现场可编程门阵列（FPGA）内构建的所有功能模块进行了设计仿真和硬件描述语言生成,使其能灵活实现DDC功能．设计的接收机的采样速度为50 Mbps、模数转换位数为16位、带宽设置范围为100 Hz~1 MHz,并具有较好的滤波效果．实验结果表明,该设计方案是一种高性能的磁共振接收机方案．     

MRI梯度预加重模块的分时复用设计

为获得更优的成像质量和更快的成像速度,磁共振成像（MRI）系统的梯度预加重模块需要具有更多的补偿通道和调节参数,常规预加重模块的设计方案使现场可编程门阵列（FPGA）面临巨大的资源消耗.为解决高性能梯度预加重模块的资源消耗大的问题,本文提出了一种基于分时复用技术的梯度预加重实现方案,以常规方案1/44的资源实现了11通道×4组参数的梯度预加重模块.将该模块用于0.35 T MRI系统,测试了补偿前后的涡流曲线和磁共振图像,结果表明该模块有效降低了系统的涡流,减小了磁共振图像中的涡流伪影.     

外腔两束光纤激光频谱组束的实验研究

报道了外腔2个大模面积双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器频谱组束的实验结果,获得了最大功率为0.80 W、组束效率高达82.5%的组束激光输出。演示和分析了光纤末端放置位置的改变、光栅的旋转对输出光谱和组束效率的影响,结果表明：当光纤末端距系统轴的位置超过某一定值时,输出光谱呈现多模;当光栅与水平面所成角度减小时,组束效率逐渐增大。     

外腔两束光纤激光频谱组束的实验研究

报道了外腔2个大模面积双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器频谱组束的实验结果,获得了最大功率为0.80 W、组束效率高达82.5%的组束激光输出。演示和分析了光纤末端放置位置的改变、光栅的旋转对输出光谱和组束效率的影响,结果表明:当光纤末端距系统轴的位置超过某一定值时,输出光谱呈现多模;当光栅与水平面所成角度减小时,组束效率逐渐增大。     

有线电视网络中光纤链路性能分析

结合有线电视网络，从理论上对影响光纤链路的噪声、非线性指标的相关因数进行了分析，提出了载噪比、组合二次差拍比、组合三次差拍比的近似表达式。并对武汉有线电视网络前端至京汉花园的光纤链路进行了实际测量。     

光纤参变放大器光纤长度的优化设计

随着高输出功率掺铒光纤放大器和高非线性光纤的出现和使用,光纤参变放大器(OPAs)中出现了越来越多的增益饱和现象,这是光放大器中应该尽量避免的。对此,提出了依据光纤参变放大器的光纤非线性系数、抽运光功率、信号输入功率等参量对光纤长度进行优化设计的解决思路。明确提出最佳光纤长度的概念,即在其他参量一定的情况下使信号增益或信号输出功率达到最大所需的最小光纤长度,而且最佳光纤长度有利于提高光纤参变放大的增益带宽和波长转换带宽。通过数值积分求解描述光纤参变放大过程的非线性耦合方程,并运用控制变量法深入研究了最佳光纤长度与光纤非线性系数、抽运光功率、信号输入功率的关系。最后用最小二乘法进行数据拟合确定系数,得到简洁、实用的最佳光纤长度解析表达式。与已有实验结果比较表明,该解析式可很好地用来计算和优化光纤参变放大的光纤长度。     

Coherent Optical Frequency Transfer via a 490 km Noisy Fiber Link

We demonstrate the coherent transfer of an ultrastable optical frequency reference over a 490 km noisy field fiber link. The fiber-induced phase noise power spectrum density per-unit-length at 1 Hz offset frequency can reach up to 510 rad²·Hz^-1·km^-1, which is much higher than the fiber noise observed in previous reports. This extreme level of phase noise is mainly due to the fiber link laying underground along the highway. Appropriate phaselocked loop parameters ...     

一种小型光纤光谱仪的结构设计

光谱仪器是对物质结构和成分进行分析处理的基本设备。介绍了一种小型对称式Cz-erny-Turner型光纤光谱仪的结构设计方案,该方案结构紧凑、无活动机构、装调简单、使用方便。给出了光谱仪的光学性能测试结果,工作光谱范围、光谱分辨率、波长位置等指标均满足设计要求。整机地面试验和环境试验测试结果表明,该光纤光谱仪性能稳定可靠,很好地满足了设计要求。     

Design of A CWDM OADM for Fiber Optical Communication Network

A CWDM is proposed for fiber optic communication networks. The OADM is designed based on SOI structure. The scheme for CWDM optical signal protection is presented.     

具有色散补偿及增益平衡的光纤链中准孤子传输

用变分法研究非线性薛定谔方程, 讨论了在有色散补偿及增益平衡的光纤链中双曲正割（ｓｅｃｈ）型和高斯型准孤子的传输条件及特性。并给出了最优化设计的判据。根据判据作了数值模拟, 结果说明近似计算对系统设计有现实意义     

光纤陀螺信号处理中SLD驱动电路设计

光纤陀螺用光源要求输出功率高、相干性低、稳定性好，超辐射发光二极管（SLD）是能满足这些要求的理想光源，目前国内光纤陀螺用的光源基本上主要选择超辐射发光二极管（SLD），从工程实际应用出发，介绍了超辐射发光二极管（SLD）驱动电路设计，以此来提高光纤陀螺性能。     

基于光学异常透射现象的光纤传感器的设计与研究

基于光学异常透射现象的光纤传感器,因其具有高度的近场增强效应和介电环境的高度敏感性等优点,在化学、生物医学等领域有广泛的应用前景。但是由于在光纤端面加工周期纳米结构需要复杂的工艺或者昂贵的微加工仪器,限制了基于光学异常透射现象的光纤传感器的发展。针对这一问题,提出了模板转移法在光纤端面加工金属周期纳米结构,并搭建实验系统对应用该方法制作的光纤传感器的传感特性及其物理机理进行了研究。实验结果表明,模板转移法能够很好地完成在光纤端面加工高质量的周期金属纳米结构。应用该方法制作的光纤传感器具有很好的传感特性,传感器的最高灵敏度达到594.45 nm·RIU-1,品质因数值达到33.12。     

模拟光纤传输模块的原理与设计

光纤与同轴电缆相比,具有抗干扰能力强、传输损耗小、质量轻等优点。采用高线性激光二极管直接调制的方法设计和研制了一种简单、实用和低成本的模拟信号光纤传输模块。测试结果表明,模块的3dB带宽为DC～3MHz,0～5V范围内模块的非线性误差最大为1．2％,可以用于复杂电磁环境中模拟信号的无干扰传输。