基于Fuzzy-P控制的半导体激光器功率稳定研究

为了提高光源抑制噪音的能力,提出一种基于模糊控制和比例控制的模数混合控制器,对中心波长为650 nm的半导体激光二极管的输出功率进行高准确度稳恒控制.实验结果表明,施加功率控制后,光源输出功率的静态稳定度达到±0.48‰,动态稳定度优于±1‰.     

光电探测器直线性检测及数据处理

本文介绍了利用汉光阑法测量半导体光电探测器直线性的方法、装置,并着重介绍了用于抑制光源功率波动影响的数据处理技术和用于参考.点选择的数据处理方法.这些技术有效地提高了系统的测量重复性和准确度.     

上海光源数字化低电平控制系统的硬件设计与实现

 设计了上海光源高频低电平控制系统,它是以数字化技术为基础,采用上下变频和IQ调制解调技术,实现幅度、频率和相位的反馈控制。上海光源储存环的束流设计流强为300 mA,为了抑制由此带来的Robinson不稳定性和纵向零模束流振荡,加入了高频直接反馈和零模束流反馈环路。从上下变频技术、IQ调制解调技术、时钟分配及锁相技术等方面对上海光源数字化低电平系统的硬件设计及其实现进行了阐述,给出了该系统试验、高功率下运行的测试结果,实现了设计要求的幅度控制精度±1%、频率控制精度 ±10 Hz和相位控制精度± 1°的技术指标。     

微波光子信道化链路非线性失真的数字补偿方法

微波光子信道化链路的线性度主要受信道内的交调失真和信道间的互调失真的限制。本文提出了一种基于数字域迭代的非线性失真补偿方法，对各个信道输出的中频信号在数字域进行联合处理，通过迭代不断逼近线性化的理想结果，能够同时有效抑制信道化链路中的交调失真和互调失真。仿真结果表明，在参数无偏差的情况下，该方法可以完全抑制信道内的交调失真和信道间的互调失真；在参数偏差为5%的情况下，仍可以将三阶交调失真和互调失真分别抑制15 dB和16 dB。     

一种用于预失真线性化器的宽带匹配技术

由于放大链路的增益波动以及不同频点之间非线性特性的差异,预失真器难以在不同的频点同时实现非线性特性匹配,即令整个频带内不同频点的线性度指标同时满足要求。由于预失真器和放大器之间的非线性失配,放大器在某些频点的非线性特性还会恶化。本文从线性化器与预失真器的宽带匹配出发,讨论了预失真线性化器与行波管放大器宽带匹配的条件以及非线性失配所带来的影响,当增益失配误差不大于1 dB时,在行波管放大器自身的三阶交调值不大于40 dB的非线性动态范围内,三阶交调下降幅度最大值为4.1 dB;通过采用级联增益补偿电路的方式,降低链路增益波动,实现预失真器和放大器的非线性匹配,真正拓展预失真线性化器的工作带宽。     

应用波导回路的光纤陀螺

法国Mar(?)y-le-Rod光电公司已生产出Y分流式光纤陀螺仪样机。28×80mm光纤陀螺由光源(安装在珀尔帖元件上的带有挠性接头的超发光二极管)、直接与光源抽头相连用以提供一个3dB分支的侧边抛光的偏振保持耦合器、200m保偏光纤圈平均缠绕直径为69mm和多功能20×2.3mm集成光路(X切片LiNbO_3衬底)组成。动态范围为±500°/s时,漂移为0.1°/h;0.6/h时,相移为10~(-6)rad。     

复合抛物面聚光器作为可见光通信光学天线的设计研究与性能分析

针对室内可见光通信的特点, 选择复合抛物面聚光器作为可见光通信系统光学天线, 介绍了复合抛物面聚光器的几何结构和光学特性, 利用光学仿真软件 TracePro对复合抛物面聚光器进行了设计、建模与仿真. 通过对不同光源条件下复合抛物面聚光器聚光特性的仿真发现: 在光源为朗伯辐射模型时复合抛物面聚光器的聚光性能更好, 且视场角越小增益越高; 但接收端与光源的相对位置对小视场复合抛物面聚光器的实际增益有明显影响, 在仿真条件下, 视场角为10°的复合抛物面聚光器实际增益为22.88, 比理论值降低了31%. 在此基础上, 在一个5 m×5 m×3 m的房间中对采用复合抛物面聚光器为光学天线的室内可见光通信系统进行了建模, 分别得到了直射链路和非直射链路下房间内各个位置的光功率分布. 仿真结果表明, 采用一个视场角为60°的复合抛物面聚光器为光学天线, 两种链路下平均接收功率分别提高了4.29 dBm和4.77 dBm, 非直射链路比直射链路的平均接收功率提高了11.2%.     

基于模拟退火算法的偏振控制器波片相移特性研究

按晶体波片的快轴与水平方向成0°、45°、0°、45°顺序排列构造四波片偏振控制器。固定各波片的快慢轴,利用模拟退火算法进行反馈控制,通过改变各波片的相位得到所需的偏振态。仿真结果说明,利用模拟退火算法进行负反馈控制,其收敛速度较快,收敛后光强波动小于2%;该控制器能在各波片相移范围限制在0~2π情况下实现偏振态的无端控制。为消除可能出现的复位死角,在模拟退火算法基础上加入强制无端复位方法,复位过程稳定。控制过程中该控制器各波片的相移步长可变,但寻优过程中最大步长不超过3.36°,强制复位过程中最大步长不超过18°,因此控制电压的变化平缓。     

高准确度光纤陀螺中相位调制的控制研究

在相位调制器基础上,提出了围绕干涉型光纤陀螺的闭环控制方案.对高准确度光纤陀螺中Y波导集成光学器件的调制特性及系统测试方法进行了研究,对其应用及光路各环节配合的技术进行了探讨,对该器件在光纤陀螺系统中的特性和测试系统进行讨论.在高准确度光纤陀螺中取得明显效果.目前,工程样机的零偏稳定性已达到0.02°/h.     

一种新型高灵敏度光纤干涉仪

本文提出并分析了一种新型的光纤干涉仪,该仪器对Mach-Zehnder干涉仪作了适当的改进,使灵敏度提高近6倍.通过对干涉仪臂长的适当调节,还可以实现对“共模”噪声的抑制,减小光源波长波动及环境干扰对系统的影响.     

吸收式光纤温度传感器的研究

提出了一种利用半导体光吸收谱随温度变化原理设计的半导体吸收式光纤温度传感器.该传感器用GaAs晶片作为温度敏感元件,以光纤作为传光介质,发光二极管作为光源,光电管作为光电转换器件.利用双光束补偿原理,消除了由于光源不稳定产生的干扰.研制出的光纤传感器具有体积小,结构简单,抗电磁干扰,灵敏度高等优点.实验表明:该传感器在－20℃~85℃温度范围内可以达到0.1℃的准确度,可以实现强电磁干扰下的高空飞行器内环境温度的测量.为进一步实现光传飞控系统中的温度测控奠定了基础.     

一种用于UV-A、UV-B波段地基观测的光谱辐射计

研制了一台可以在250 nm~400 nm波段测量绝对光谱辐亮度和绝对光谱辐照度的扫描式光谱辐射计,辐亮度辐照度相对定标准确度2％,可用于UV-A、UV-B紫外波段地基观测.通过在云南丽江地区(26°52＇N,100°13＇E)开展的大气散射光谱辐亮度和地面太阳直射紫外光谱辐照度观测试验,进一步检验了仪器的性能.观测数据与利用MODTRAN模式模拟计算值存在约8％的偏差,分析了产生偏差的相关因素.     

用静电探针反馈控制KT—5C托卡马克边缘湍流

在ＫＴ－５Ｃ托卡马克上，利用两组边缘静电探针分析作为控制探针和探测探针进行了反馈控制边缘湍流的实验，在适当的回路增益下的，当系统相移为９０°时，反馈使湍动幅度明显地抑制，电子密度和电子温度扰劝均降低了约２５％，横向粒子输运通量也相应地降低了２５％，而相移为０°，１８０°和－９０°的反馈却使湍动幅度增强，这显示反馈是基于一种非线性机制而作用于湍动的，在一定意义上，这正体现了湍流本身的非线性特征。     

金属纤维烧结过程的分数阶模型

基于金属纤维烧结结点的几何模型,运用Caputo分数阶微分方程,建立时间分数阶表面扩散模型,使用有限差分法求数值解,实现金属纤维烧结过程的数值模拟.对不同的阶数进行模拟,得到0~1阶烧结过程数值结果及颈长变化规律;在阶数为0.9阶时,模拟初始夹角为0°、30°、60°、90°时的烧结过程.结果表明：阶数等于1时的结果与整数阶扩散模型一致;烧结的初始阶段,整数阶与分数阶模拟的颈半径迅速生长,随着烧结的进行,分数阶模拟的烧结颈长出现局部波动,最后以大于整数阶的增长速率增长;阶数固定时,初始夹角越小,增长速率越大.分数阶表面扩散模型比整数阶表面扩散模型能更好地描述纤维烧结过程中烧结结点的复杂变化.     

面向红外气体检测的半导体器件温控系统及应用

研制了一种针对半导体器件的温度控制系统,不仅可用于对内置热电制冷器的半导体器件的温度控制,同时实现了在宽环境温度范围内对无热电制冷器及热敏电阻的半导体器件的温度控制.系统硬件主要由两部分组成,第一部分包括主控制器模块、温度采集模块和热电制冷器电流控制模块,实现对内置热电制冷器的半导体器件的温度控制;第二部分包括辅控制器模块、温度采集模块、金属氧化物场效应管开关电路模块及附加四级热电制冷器,实现对无热电制冷器的半导体器件的温度控制.软件部分,主辅控制器分别实时采集半导体器件的工作温度,采用积分限幅式数字比例-积分-微分算法,调整热电制冷器驱动器的电流实现恒定的温度控制.利用本文研制的温度控制系统对内置热电制冷器的半导体激光器的温度控制准确度为±0.01℃,温度稳定性为0.004 8℃;在无热电制冷器的半导体光源的温度控制实验中,-18℃、室温、40℃环境下的温控准确度分别为±0.05℃、±0.01℃、±0.02℃.利用研制的温控系统连续5h测试了1.563μm激光器的输出光谱,峰值输出波长稳定;采用1.653μm激光器,分别利用研制的温控系统和商用系统开展了甲烷气体检测实验,与商用控制器相比,本文研制的温控仪获得的系统检测下限更低.该系统具有体积小、成本低、便于集成、工作稳定可靠的优点,在气体检测中有良好的应用前景.     

基于TEDS接口的智能传感网络系统

为了扩展测试系统挂接传感器的数量,使不同类型传感器在配置时实现即插即用,提出了一种基于TEDS接口的智能传感网络系统;此网络系统采用温度传感器和倾角传感器分别对-55～+125 ℃环境温度和-90°～+90°的倾角进行实时测量;通过TEDS(Transducer Electronic Data Sheets)技术实现了传感器的智能化要求;传感器采集到的信号,经过FPGA进行相关的处理,通过RS485总线传输到总的网络适配器,网络适配器的控制单元通过USB接口上传给上位机;实验结果证明,温度测量精度达到0.1 ℃,倾角的测量精度达到0.5°,验证本系统的稳定性和可靠性。     

基于模式相关性的多视点视频编码宏块模式快速选择算法

针对多视点视频编码计算量大的问题,提出了一种多视点视频编码快速宏块模式选择算法.详细分析了多视点视频编码校验模型的宏块模式选择结果的分布特性以及率失真特性,提出了宏块模式相关性和模式聚集度的概念.对测试序列的宏块模式相关性分析表明当前宏块的最优模式和大多数相邻宏块的最优模式相同.从相邻宏块区域聚集度的角度分析了当前宏块模式预测准确度.在算法实现中采用相邻宏块的率失真代价均值形成的阈值条件决定是否进行全搜索.实验结果表明该算法在保持编码率失真性能的基础上,能提高多视点视频编码的速度2.43～4.08倍.     

基于激光拍频高准确度相位式测距方法

介绍一种基于相位式激光测距的高动态、高准确度测距系统.系统引入光频调制技术实现激光拍频产生高频调制信号并完成信号的高速变测尺调制.在对回波信号进行鉴相时,为降低鉴相偏差采用无窗全相位谱分析并实现对测量信号的相位计算.计算表明,该方法可以有效抑制频谱泄露,减小噪声对测量结果的影响,提高鉴相准确度.实验表明该测距系统可以有效地解决相位法测距中存在的抗干扰能力差、距离模糊较难抑制等问题,调制信号频率为100 MHz、信噪比为30dB时测距准确度优于0.5mm.     

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。     

基于飞秒激光微加工的介质膜损伤修复研究

针对波长1053 nm, 0°高反介质膜元件, 采用有限时域差分法, 模拟分析了损伤修复点边缘与法线的夹角对膜层内电场强度分布的影响, 该角度越小, 修复点的损伤阈值越高. 通过优化飞秒激光微加工过程中的焦斑尺寸、脉冲能量、扫描步长和扫描次数等参数, 获得了夹角为25°、深度为14 μm的修复点. 该修复点典型的损伤阈值为21 J/cm², 是修复前的2.3倍, 50个修复点的测试结果表明该修复参数具有非常好的可重复性. 修复点的测试结果还验证了修复点边缘与法线的夹角大小与其损伤阈值的关系, 45°的电场强度最大值约为25°的2.5倍, 而45°的损伤阈值约为25°的1/2, 模拟和实验结果一致性较好. 同时, 实验验证了微加工的激光脉宽对修复点损伤阈值的影响, 在只改变脉宽的情况下, 脉宽越长, 损伤阈值越低.