具有迟滞补偿的单压电变形镜的闭环校正性能

对具有迟滞补偿的单压电变形镜的闭环校正性能进行了研究。提出了基于Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型的变形镜闭环控制算法,搭建了基于哈特曼波前传感器的自适应光学测试平台,分别进行了静态像差和动态像差的闭环校正实验。实验结果表明:在静态像差的闭环校正中,迟滞消除算法比未消除算法具有更快的校正速度;对于波前像差均方根的平均值为168nm的动态像差,校正后的残差从消除前的33nm降低到校正后的25nm,证明了所提算法可有效应用于压电变形镜自适应光学系统。     

基于改进Stoilov算法光学元件瑕疵检测

提出一种基于统计逼近的改进Stoilov算法,可以除去光学元件检测中展开相位时遇到的奇异点和超大误差,提高测量精度。通过重构瑕疵表面3维形貌,并对规则几何形状光学元件表面进行拟合,建立光学元件瑕疵检测理论模型,可以有效对光学元件表面瑕疵进行检测。把该算法和模型运用到光学平晶瑕疵检测中,测出光学平晶的微小划痕深度为40nm。     

基于改进Stoilov算法光学元件瑕疵检测

提出一种基于统计逼近的改进Stoilov算法,可以除去光学元件检测中展开相位时遇到的奇异点和超大误差,提高测量精度。通过重构瑕疵表面3维形貌,并对规则几何形状光学元件表面进行拟合,建立光学元件瑕疵检测理论模型,可以有效对光学元件表面瑕疵进行检测。把该算法和模型运用到光学平晶瑕疵检测中,测出光学平晶的微小划痕深度为40 nm。     

相移干涉仪中探测器非线性误差及其补偿

通过对多个相移算法的理论分析和数值模拟,发现探测器的非线性响应在相位中会引入2倍空间频率的系统误差。结果表明,非标准相移算法随着探测器非线性度的增加,相对误差也越来越大。提出了压电陶瓷驱动器的移相误差和光电探测器的非线性误差相互抵消的误差补偿技术,并给出了判别误差匹配有效性的实用判据。仿真表明,这种误差补偿技术可以使测量误差减小约一个量级。证明了在不考虑波前幅度信息时,标准相移算法对光电探测器的非线性为零响应,不影响仪器精度。     

一种新的形貌检测系统标定技术

形貌检测中, 经相位解调和相位展开后,所求得的只是待测物体表面与参考面的相对相位分布, 而三维形貌检测要测的是高度分布. 在分析一般测试系统的基础上, 推导出了相位与高度分布的非线性函数映射关系. 设计了标定测试系统的实验方案. 通过平移实物参考面, 测得其上的相位分布, 由平移距离与相位增量之间的关系, 用最小二乘迭代法计算相位差与物体高度映射关系. 最后, 对一个实际测试系统进行了标定,并与Hung的标定方法进行了分析比较.理论和实验都表明, 新方法精度高, 操作方便, 降低了标定复杂度.     

基于迟滞应力应变关系的非线性声学检测理论与方法研究

本文将传统PM(Preisach-Mayergoyz)模型由一维介质拓展到二维介质,引入迟滞细观弹性单元概念,得到迟滞变化的应力应变关系.并采用一阶有限差分方程进行了声场计算和分析,发现空间声场中含有明显的高阶奇次谐波成分.对接收到的全波信号进行滤波、放大、时间反转后加载到接收换能器对应阵元上再进行发射,观察到高次谐波在微损伤区域实现聚焦.这为利用非线性高次谐波检测微损伤提供了可能的途径,也为疲劳损伤等缺陷的早期检测提供了理论和方法依据.     

基于系统非线性校正与滤波的相位测量

相位测量系统中投影仪输出与CCD输入变形条纹光强之间的非线性导致频谱混叠,影响测量精度,为了消除他们之间的非线性关系,提高相位测量精度,分析了系统非线性产生的基本原因,提出了一种基于系统非线性校正与滤波的相位测量方法.首先校正由投影仪中伽马畸变产生的系统非线性,然后采用低通滤波器对校正后输出的频谱进行滤波,只保留频谱中的基频成份,最后采用四步相移法对变形条纹进行相位测量.MATLAB仿真与实际实验结果表明,所提方法的系统非线性校正与滤波效果较好,有助于提高相位测量精度.     

圆柱螺旋弹簧迟滞的检测和补偿

介绍一种利用微电容测量技术检测圆柱螺旋压缩弹簧迟滞和利用单片机技术对迟滞进行补偿的实验方法,该方法涉及螺旋机构、电子秤和拟合曲线的求法等.通过这一实验,能帮助学生理解真实材料在一定程度上存在迟滞现象,掌握变极距电容传感器的概念,提高知识的综合应用能力和设计动手能力.     

基于主元分析的干涉仪相移器校准方法

利用主元分析从一组干涉图中提取相位和相移量,得到相移量与驱动电压之间的对应关系,从而实现压电陶瓷相移器的非线性校准.模拟结果表明:主元分析法计算相移量的误差随着干涉图中条纹根数的增多而减小;当干涉图中条纹根数多于0.25时,相移量计算误差小于0.1664rad.实验结果表明:相移量计算误差是周期分布,对相移器校准准确度影响小.该方法无需迭代计算,且对干涉图中条纹根数没有严格要求,因此是一种高效且实用的校准方法.     

基于谱域相位分辨光学相干层析的纳米级表面形貌成像

提出了一种基于谱域相位分辨光学相干层析的纳米级表面形貌成像方法,由干涉光谱计算样品相邻两点的相位差,得到样品表面相位差分图,经过积分,重建样品表面形貌的定量分布.当相邻两点相位差的绝对值小于π,不产生相位包裹,避免了目前的干涉法相位解包裹存在的问题,将干涉法相邻两点相位差绝对值的限制条件由目前的π扩大到2π,提高了干涉法表面形貌成像的适用范围.参考面和样品置于同一平台之上,消除环境干扰及系统振动的影响,噪声幅度小于0.3 nm.通过对光学分辨率片及表面粗糙度标准样板的表面形貌成像,对本方法进行了验证,系统的轴向分辨率优于1 nm.     

基于执行器误差补偿的不确定非线性MIMO系统控制

针对高超音速飞行器执行器饱和的问题,在考虑全维运动及系统不确定项的情况下,提出了一种基于执行器误差补偿的非线性反步自适应控制方法,该方法通过引入执行器误差动态补偿机制,使得当控制输入超出其自身幅值限制时,能够立刻恢复到其幅值限制范围内,且引入小波神经网络自适应律和鲁棒项确保闭环系统是最终一致有界稳定,通过仿真验证了所设计方法的有效性。     

基于Optisystem的高速光纤传输系统的色散补偿

利用Optisystem软件,对40Gb/s单信道光纤传输系统中基于RZ调制格式下的色散补偿进行仿真,比较了前置补偿和后置补偿的色散补偿性能,并提出了一种对称补偿,仿真结果表明对称补偿的色散补偿性能最好,最后分析了入纤光功率和光纤光栅的带宽对色散补偿系统的影响,均取得了比较理想的结果.     

Compensation for Nonlinear Distortion of Optical Transmitter with Predistortion

The paper studies the nonlinear distortion of direct modulated laser diode applying to AM-VSB lightwave CATV systems from the viewpoint of rate equations and designs a predistortion circuit in an easier way. It is shown that CSO and CTB in 60 PAL channels have been improved obviously.     

Coherent Optical Access System Based on Time Interleaved Phase-Diversity Detection

In order to realize the alternate detection of the in-phase and quadrature components of the signal, a coherent detection scheme based on a preset frequency offset is proposed in this paper. The hardware quantity required by this scheme is the same as that of heterodyne detection, which is half of that of homodyne detection. Relevant experiments and simulation results show that, compared with the heterodyne detection scheme. This scheme does not require a subsequent down-conversion process and has a lower bandwidth requirement for the receiver. In order to solve the signal distortion caused by dispersion, laser frequency offset and receiver bandwidth limitation in this scheme, an adaptive real-value equalization structure is proposed. It provides a low-cost and low-complexity solution for the application of coherent detection in cost-sensitive access networks.     

基于倒置光学系统的油污染度光电检测研究

油液污染的检测与分析是控制油液污染、了解设备工况、实现设备诊断的重要手段之一。基于图像处理原理,设计了由倒置光学系统、精密机械结构、4轴联动数控和油液传输系统组成的油液污染度光电检测系统,并制作出科研样机。该样机使用倒置光学显微成像系统,借助高精度快速实时自动调焦机构,由CCD快速获取被测油液的数字显微图像,通过图像分析与处理,得到油液污染信息。该系统具有检测精度高、实时性强和性价比高的特点。     

基于光反馈半导体激光器的多开关状态检测系统

为了能够同时检测多个开关的状态,提出了一种基于光反馈半导体激光器的多开关状态检测系统.该系统由半导体激光器、多开关传感网络和数据采集与处理单元组成.多开关传感网络包括多个反馈光路,每个光路由耦合器、光纤和强度反射式光开关构成.所有开关都闭合时,系统没有反馈,激光器输出连续光.当有开关被打开时,光反馈使系统工作在混沌状态.根据系统输出信号的自相关曲线中与各开关位置对应处的峰值是否大于预设阈值来判断开关的状态,通过编程令其它位置处的峰值为零来消除干扰峰.搭建了3个开关的实验系统,分别对不同开关状态下的系统进行检测,结果表明该系统可以准确检测单个或多个开关的状态.     

非线性光学材料倍频效应测试系统研究

开展了一种红外和可见波段非线性光学性能测试研究。该研究基于二阶非线性光学原理, 结合光电信号探测技术, 提出了一种采用红外OPO激光以及把倍频光及其他光效应产生的光通过谱仪分光并结合CCD阵列探测器加以区分探测的新检测方案。主要解决了测试使用1 064 nm光源时, 材料的倍频信号532 nm被样品吸收后而探测不到倍频信号的缺点, 以及准确测量了倍频信号强度, 排除了其他光学效应产生的噪声干扰。其特点是采用1 064和1 905 nm的双波长激光替代单一波长的激光源, 该方案能适用于可见和红外非线性材料光学性能的测试。研究工作包括测试系统组成, 工作原理和测试方法, 并给出了采用本方法测试KTP, KDP, AGS以及几种新的红外非线性材料的实验结果, 并且发现了几种有前途的非线性光学晶体材料。研究结果表明本方法具有稳定可靠、判别精度高、操作简单等优点, 可以有效地定性或半定量测试材料的可见-红外非线性光学性能, 为研究可见、红外乃至紫外二阶非线性光学材料提供重要的测试手段。     

用于频域光学相干层析成像的深度分辨色散补偿方法

提出一种深度分辨的色散补偿方法,用于增强频域光学相干层析成像的纵向分辨率。将频域光学相干层析成像采集的干涉谱信号傅里叶变换到空域,获取对应不同深度的干涉谱条纹相位,通过对其进行调整实现对被测样品不同深度处的色散的精确补偿。避免传统方法中采用统一色散系数进行色散补偿所带来的过补偿与欠补偿误差,可以有效消除色散引起的频域光学相干层析成像系统点扩展函数的展宽和扭曲。模拟和实验结果表明,基于深度分辨的色散补偿方法在样品的全深度探测范围内可以达到较佳的补偿效果,可有效提高光学相干层析成像系统的纵向分辨率。     

基于光学时延补偿的50 km光纤微波频率传递

报道了利用50 km光纤实现4.38×10~(-15)@1 s和2.80×10~(-18)@65.5×10~3s稳定度的微波频率传递的实验研究.实验系统采用多普勒噪声消除技术,通过在本地端探测往返传递的微波信号相位获得链路上的相位变化信息,并实时控制光延迟调整机构进行补偿.光延迟控制采用压电陶瓷的快速拉伸和慢速光纤温控联合方式,可实现5 ns和千赫兹带宽的光延迟控制,能够实现光纤噪声的长期高精度补偿.与电相位补偿相比,光延迟补偿受微波泄露的影响相对较小,而微波泄露影响在类似系统难以避免,因此这种方式更利于获得高稳定度的频率传递.此外,系统采用变频往返传递消除光寄生反射效应,以及色散补偿光纤减小因色散引起的调制信号衰减等措施,提高了系统的技术指标.