非准确联合变换相关

分析了联合变换相关中相关物或联合功率谱输入面偏离透镜前焦面的情况,或记录联合功率谱时透过两相关物的两相干光束间存在常数相位差时的情况,类似的非准确傅里叶变换被称为非准确联合变换相关。理论分析和实验验证表明,该种情况的相关点分布不变。     

非准确联合变换相关测量透镜焦距

提出了一种利用非准确联合变换相关测量透镜焦距的方法.该方法首先利用已知焦距透镜记录联合功率谱,再用记录的联合功率谱经被测焦距透镜输出相关点,记录相关点并测出其间距,可以计算出被测透镜的焦距.理论分析和实验结果表明,该方法有较高的测量准确度,能实现透镜焦距的自动测量.     

目标图像长宽比对Vander Lugt相关器特性的影响

分析了使用VLC进行光学相关识别时目标图像长宽比的变化对匹配滤波器畸变容限和输出相关峰值的影响。利用非约束纯相位匹配滤波器算法和迂回相位编码方法设计匹配滤波器,对具有确定面积和透过率而长宽比不同的矩形目标进行光学相关识别。模拟和实验结果表明：随着目标图像长宽比增加,匹配滤波器畸变容限减小,相关峰值降低。VLC更容易识别长宽比趋近1的目标图像。     

载体姿态对海底混响时空相关特性的影响

讨论了载体姿态对海底混响时空相关特性的影响.考虑载体姿态对相关声呐信号发射的影响,推导理论时空相关函数,得到了时空相关特性与载体姿态之间的关系:载体在某一方向上的摇动越大,在该方向上的相关系数下降越快.将理论推导与仿真结果进行比较,发现在海底不存在大尺度起伏、表面粗糙度各向同性的情况下,二者的时空相关函数吻合得较好。实际海底通常具有大尺度起伏和各向异性的粗糙度,时空相关函数的形状不能由载体姿态和海底大尺度起伏完全确定,但海试数据证明了二者的联合影响。此外,讨论了载体姿态对载体垂向速度测量的影响。     

利用色散补偿白光相关器及高通滤波技术检测粒子大小

本文提出了一种可用以检测相同形状粒子的大小、具色散补偿作用的白光相关系统,并完成了理论分析及实验验证.通过自动扫描光谱强度(位于固定点的相关峰的)分布,可方便地确定输入物的几何标度.本系统与高通滤波技术相结合,可检测圆环状粒子的大小,其相对误差的精度<2%.     

考虑不同脉冲形状时群速失配效应在二次谐波自相关法中的影响

本文讨论了在考虑不同脉冲形状时群速失配效应对二次谐波自相关法测量超短光脉冲宽度的影响.结果表明了脉冲形状不同时,群速失配效应对干涉自相关法和强度自相关法的影响不同.     

考虑不同脉冲形状时群速失配效应在二次谐波自相关法中的影响

本文讨论了在考虑不同脉冲形状时群速失配效应对二次谐波自相关法测量超短光脉冲宽度的影响.结果表明了脉冲形状不同时,群速失配效应对干涉自相关法和强度自相关法的影响不同.     

2f光电混合匹配滤波相关识别研究

提出一种光电混合匹配滤波相关识别方法,只用一个空间光调制器实现了匹配滤波相关识别。利用计算机完成匹配滤波器的设计以及匹配滤波器与输入目标频谱的卷积运算,根据最小欧氏投影编码原理将卷积结果转化为空间光调制器可以显示的灰度信号,再通过2f光学傅里叶变换系统,得到相关识别结果。实验结果表明,该方法可以得到明显的相关点,同时可以避免传统VLC中匹配滤波器的精确复位问题,而且该系统还可以应用于联合变换相关识别。     

基于光学小波微分预处理的联合变换相关目标识别

提出了一种基于光学小波变换微分预处理的光电混合联合变换相关系统,该系统利用同一光路可实时实现对输入图象的小波变换微分预处理和联合变换相关识别.实验结果表明:该系统能得到很尖锐的互相关峰,可显著提高联合变换相关器的识别能力.     

基于空域啁啾编码频域平行光斜照射的联合变换相关器

针对经典联合变换相关器的缺陷,提出了基于空域啁啾编码频域斜光束照射的联合变换相关技术.利用空域啁啾编码实现相关峰尖锐;频域平行光斜照射实现自相关峰边缘化、互相关峰中心化,不需要计算机进行数字处理,实时性强.理论分析和实验表明,该方法不仅能获得尖锐的相关峰,而且探测器上只保留了互相关峰,大大提高了识别能力和探测器的利用效率,同时使输入面的空间带宽得到更充分的利用.     

掺铒光纤环镜中超短光孤子的放大与压缩Ⅱ.环镜及输入脉冲特性对放大结果的影响

最近的研究发现,用掺铒光纤环镜放大并压缩超短光孤子不仅能避免常规掺铒光纤放大器中由于非线性效应引起的孤子畸变,而且可克服绝热放大技术中放大器长度随输入脉宽增大而指数规律增大的困难。进一步研究了环镜及输入脉冲特性对放大结果的影响。数值计算表明,对于确定的输入脉冲,当环镜参量(环镜长度、增益、耦合器功率耦合系数)在较大范围内变化时,环镜放大器的孤子输出性能基本稳定。对于确定的环镜,输入脉冲形状的变化、初始输入功率的起伏以及高阶效应等因素对放大结果的影响较小;相对而言,初始频率啁啾对输出孤子宽度的影响较大,但对输出孤子质量的影响并不严重。     

方形单元衍射光学阵列器件实现近圆形均匀焦斑

本文以方形激光输入、圆形均匀焦斑输出为例,分析比较了整体式和阵列式衍射光学器件获取圆形均匀焦斑的能力.通过在阵列式器件方形单元间附加线性相移来改变各子焦斑的相互位置、重叠区域,从而逼近于一定直径的近圆形均匀焦斑.该方法将二维问题转化为一维,减少计算量.采用基于爬山法与模拟退火法相结合的混合算法设计相位分布.结果表明了该方法的有效性,并具有获得任意形状均匀焦斑的灵活性。     

激光光斑形状和尺寸对扫描显示中散斑对比度的影响

计算了圆形、矩形激光光斑对于激光扫描显示系统中散斑对比度的影响.对于圆形光斑,当光斑尺寸大于散射表面相关长度时,得到的散斑对比度随着光斑尺寸变小而下降;当光斑尺寸接近表面相关长度大小时,由于光斑中包含的散射颗粒变少,得到的是非高斯散斑,散斑的对比度反而会变大;随着激光斑进一步变小,由于镜面反射效果散斑的对比度会很快下降.对圆形光斑部分结果给出了实验验证.为了保证光斑中有足够的散射颗粒,只在一个方向压窄光斑,分别计算了平行于扫描方向和垂直于扫描方向压窄光斑得到的散斑对比度.平行于扫描方向压窄光斑,散斑的时间相关性会下降,平均效果变明显,散斑的对比度变小;垂直于扫描方向压窄,散斑对比度变化不大.     

量子点半导体光放大器波长转换的Q因子特性

为了改善全光波长转换器的转换性能进而提高输出信号质量,研究了波长转换器的Q因子特性。采用牛顿迭代法和四阶龙格库塔法解光场传输方程和跃迁速率方程,分析了输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度4个因素对全光波长转换器的Q因子特性的影响,并将得到的结果与相同条件下的输出消光比比较。结果表明:增大输入信号光功率,Q因子先增大后减小,并且在-12 d Bm时取得最大值8.819 d B;Q因子随着脉冲宽度的增加而不断下降;增大最大模式增益和有源区长度,Q因子增大。在实现波长转换的基础上,优化各参数数值,得到的Q因子达到16.680 d B,输出信号质量较好。要同时获得高的消光比和Q因子,提高输出信号的质量,必须选取适当的输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度。     

指数传输线输出波形和传输效率的级数近似解

以传输线分布参数模型为基础,推导给出了Ｚ箍缩感兴趣条件下典型脉冲通过指数变阻抗传输线后脉冲波形和传输效率的级数近似解。分析了变阻抗传输线的阻抗变比、长度及脉冲形状和参数对传输效率的影响,以适合PW量级Z箍缩驱动源的水介质整体径向指数变阻抗传输线的参数组合为例计算给出了其传输效率。电压传输效率随传输线阻抗变比、长度增大而增加,随脉冲频谱向高频移动而增加;功率传输效率随传输线阻抗变化剧烈程度减小而增大,随脉冲频谱向高频移动而增大。给出了电压和功率传输效率的简化计算公式。     

Optical pulse shaping at moderate power using a twisted-fibre NOLM with single output polarisation selection

We demonstrate theoretically and experimentally that efficient signal shaping operation can be obtained at moderate power by using the transmission characteristic of a power-symmetric nonlinear optical loop mirror (NOLM) including highly twisted fibre and operating through nonlinear polarisation rotation, when the circular polarisation state orthogonal to the input polarisation is selected at the NOLM output. By adjusting the angle of the quarter-wave retarder inserted in the loop, the phase bias of the transfer characteristic can be adjusted precisely to enable proper signal shaping for moderate values of input power, remaining well below switching power. The tolerance of the procedure to deviations of the input polarisation from the ideal circular case is investigated numerically. We demonstrate experimentally the capabilities of this setup for both power equalisation and extinction ratio enhancement. Finally, we show that this setup is also useful to shape ultrashort optical pulses from the relaxation oscillations of a DFB semiconductor laser. In comparison with other NOLM-based techniques, the proposed approach allows to reduce by a factor of 8-10 the peak power required for pulse shaping, for the same fibre length and Kerr coefficient.     

光脉冲在标准单模光纤中演化形成孤子的实验研究

利用二次谐波频率分辨光学门脉冲分析仪从实验上分析研究了具有啁啾的10 GHz光脉冲在不同输入功率下演化形成孤子的规律和特点。实验发现:输入脉冲在光纤中传输3.5个色散长度时,其时间宽度、频率啁啾和时间带宽积都随着输入功率的增加而减小。当输入功率大于一阶孤子功率的理论值时,光脉冲能够演化形成孤子;脉冲在随后传输过程中其宽度基本保持不变,波形、频率啁啾和时间带宽积仍随着传输距离的变化而变化;输入功率越高,形成的一阶孤子脉冲的宽度越窄。当输入功率小于一阶孤子功率的理论值时,输出脉冲的时间宽度随着传输距离的增加而增加,频率啁啾随着传输距离的增加而减小,光脉冲不能演化形成孤子。     

Longitudinal Correlation Properties of Speckles Produced by Ring-Slit Illumination

Spatial correlation properties are studied for speckle patterns produced in the diffraction region behind a lens which is located at a focal distance from a diffuser with an aperture under illumination of the coherent plane-wave light. It is shown theoretically that, if a ring-slit aperture of a negligible slit width is used, the speckle field produced has a perfect correlation in the longitudinal direction. An experiment was performed using a circular aperture and ring-slit apertures having different ratios of the inner to the outer radius and the speckle pattern produced using the ring-slit aperture with the smallest slit width had the longest longitudinal correlation in all cases examined. The statistical stationarity and symmetry of the speckle field, as well as variation in the speckle size, are also discussed.     

Tapered hollow waveguide for focusing infrared laser beams

A tapered hollow waveguide that can focus a laser beam into a small beam spot is proposed for medical and dental applications. We fabricated hollow tapered optics by using a traveling torch, and the shape was formed as a precise linear taper. For a hollow taper tip with input and output diameters of 700 and 200 microm, respectively, the insertion loss is as small as 0.7 dB in a 10 mm long taper. The hollow taper optic producing a 200 microm spot withstands input energy of 100 mJ. Because a focusing lens is unnecessary at the output end, the laser beam can be introduced into a deep and narrow spot with these tapered optics.     

角锥棱镜谐振腔激光模式模拟研究

为了探究角锥棱镜谐振腔激光模式,以角锥-平面镜腔为例,将角锥棱镜等效为衍射光栅,考虑角锥镜棱宽在谐振腔中的衍射效应以及二面角误差引起的附加相位分布对谐振腔激光模式的影响,在光学谐振腔理论的基础上,建立了求解本征模式的理论分析模型.采用快速傅里叶法数值模拟不同腔长、角锥镜棱宽和二面角误差情况下该无源谐振腔激光输出模式分布情况.结果表明,在腔长30 cm、角锥镜棱宽小于75μm、二面角误差在-10′~5′之间时,可实现光斑完整的圆形分布输出模式,且有较好的光束质量;棱宽不小于0.4 mm,二面角误差在-40′~10′之间时,光斑为TEM 03阶横模,光场呈六瓣分布;当角锥镜棱宽为0.4 mm、二面角误差为3′,腔长从30~90 cm范围内增加时,该谐振腔输出的激光模式从TEM 03转换成TEM 10.