应用波分复用改善像束传像系统像质的研究

本文通过分析空间波分复用系统中包散元件的色散平均效应,用线扩散传递函数研究了像束传像性质,由光学成像的本征理论用像束成像信息量分析了波分复用改善像束传像像质的机制,并从实验上验证了上述分析结论.     

线列光纤传像束对比度传递函数研究

宽视场成像光谱仪采用线列光纤束进行视场折叠以改进其性能.作为一种特殊的光学元件,线列光纤除了具有传像功能外,还具有离散采样特性,这需要采用新方法评价其成像性能.以对比度传递函数的定义为基础,推导出线列光纤束的对比度传递函数解析表达式,据此研究了线列光纤传像束对比度传递函数的特性.结果表明,在极其靠近Nyquist频率及...     

微型光纤图像传输系统的设计与研究

介绍了所设计的微型光纤图像传输系统的结构和特性,并给出了此系统在不同工作距离的分辨率曲线和视场放大率曲线,利用此系统对一类典型的目标物进行了观察,得到了比较满意的结果。     

推扫式红外光纤传像光学系统研究

针对推扫式红外遥感成像技术在高分辨对地观测领域的重要地位,结合我国红外遥感技术发展现状和长线阵红外探测器技术水平,研究了利用线面转换的异型红外光纤传像束线阵端实现推扫,面阵端与成熟的小面阵红外探测器耦合以获得高分辨红外遥感图像的光纤传像系统.分析了该红外光纤传像系统前置物镜和耦接镜设计中的主要问题,并针对一种入射端为4 000×6元线阵,出射端为160×150元面阵的红外光纤传像束设计了前置物镜系统和后继耦接镜系统.引入平均传递函数的方法对整体光学系统的MTF进行了模拟评价,模拟结果显示整体光学系统成像良好,两系统的成像性能皆达到衍射极限,满足光纤传像系统的特殊要求,可为该类光纤传像系统的设计提供参考.     

光纤传感器的发展与应用

光纤传感技术是随着光导纤维和光纤通信技术的发展而形成的崭新技术。自从20世纪70年代末光纤传感器诞生以来,便由于其具有的防火、防爆、精度高、损耗低、体积小、重量轻、寿命长、性价比高、复用性好、响应速度快、抗电磁干扰、频带范围宽、动态范围大、易与光纤传输系统组成遥测网络等优点而被广泛地应用于各行各业。     

序排列光纤传像束光特性的测量研究

目前，柔软光纤显微镜已广泛应用于工业，医学等领域，光纤显微镜的光学特性，取决于其核心元件“光纤传像束”的光不质量。迄今为止，有关这方面的研究尚未完善，据此，本文报道了我们最新的关于序排列柔软光纤传像束光特性的理论分析和实验研究结果。     

用于光纤传像束的折-衍混合光学耦接器研究

在光学耦接器设计中引入衍射面,根据衍射光学元件的三级像差理论,分析了衍射面初始结构参量的求解规律,通过理论计算和ZEMAX光学软件的优化,给出工作波长0.4~0.7 μm,焦距27.5 mm,光学长度为64 mm,采用一个衍射面的耦接器设计实例.该耦接器适用于单丝直径16 μm,截面直径为6 mm的光纤传像束.对设计结果的分析表明,折-衍混合耦接器不仅在光学性能方面优于传统的光学耦接器,而且在尺寸和重量上有非常显著的减少.     

光纤传像束的物镜设计

分析3种像方远心系统的结构和用途。在传像光纤物镜的设计过程中,分别采用传统单组像方远心系统和“负-正”型式的像方远心光学系统结构,通过比较发现“负-正”型式的像方远心系统的结构能很好地解决镜头轴外像差校正和像面照度均匀性的问题,并且镜头结构紧凑。使用ZEMAX光学软件进行优化,给出工作波长(0.38～0.78)μm,焦距1.92mm,视场角60°,相对孔径为1∶4的镜头设计实例。设计结果表明:此镜头在46lp/mm处的MTF大于0.8,像质优良。     

锥形光纤间的耦合特性

将通信光纤的末端拉制成锥形,利用光信号在光纤锥形区特有的传输和耦合特性,实现了光纤的耦合、连接和分束.用耦合模理论分析了锥形光纤间的传输和耦合性质,给出了光信号两锥形光纤间的耦合与两锥形光纤的距离和锥形区重叠长度等实验结果.     

双波段光纤内窥镜物镜设计

为适应昼夜侦查、探测目标的需要,设计了可见与近红外双波段光纤内窥镜物镜。在分析其基本原理的基础上,采用反远距形式的像方远心光路结构作为初始结构,通过Zemax软件进行优化设计,给出了一个工作波长0.486 m～0.656 m/0.7 m～1.1 m,焦距1.21 mm/1.22 mm,F数为4,视场角为80,光学长度为8.45 mm/8.47 mm的设计实例。传像束单丝直径16 m,并按正方形排列,据此要求在31 lp/mm处评价像质。设计结果表明,系统满足像方远心光路要求,轴上和轴外像面照度均匀,该镜头可见光部分在31 lp/mm空间截止频率处MTF值超过0.81,近红外部分在31 lp/mm空间截止频率处MTF值超过0.80。该双波段内窥镜的设计在实现已有内窥镜功能的同时,又提升了探测范围和信息量,能够实现全天候的检测与侦查。     

强干扰环境下网络情报数据滤波通信系统设计

传统通信系统在强干扰环境下进行通信时,系统会出现性能下降甚至无法通信的问题。设计并实现了一种新的网络情报数据滤波通信系统,设计强干扰环境下网络情报数据滤波通信系统的整体结构;按照网络情报数据滤波通信系统的标准以及分析强干扰的特性,对瞬态电压抑制模块、瞬态保护模块、语音信号输入模块进行设计,采用电磁滤波去噪的方法对故障修复模块进行优化,实现网络情报数据滤波通信系统的设计。实验表明,改进的网络情报数据滤波通信系统较传统的通信系统具有较强的抗干扰能力,通信效果好等明显优势。     

微型光纤传像束内窥镜的物镜设计

根据微型纤维软镜小尺寸、大视场的要求, 分析其设计准则, 采用"负-正"型反远距物镜作为初始结构, 确定其为像方远心光学系统。通过理论计算和Zemax光学仿真软件的不断优化, 最终设计出了一个工作波段在0.48 μm~0.65 μm, 焦距为0.37 mm, 全视场90°, 相对孔径为1:4的微型光纤传像束内窥镜物镜。该物镜由4片透镜组成, 包括1片负透镜、1片正透镜和1片双胶合透镜。设计结果表明:镜头总长3.89 mm, 最大横截面直径0.95 mm, 满足像方远心光学系统的初始设计要求, 在奈奎斯特空间频率77 lp/mm处的调制传递函数(MTF)近似为0.7, 接近衍射极限, 并且具有小尺寸、大视场、像质优良、结构合理、像面光照强度均匀等特点, 符合微型纤维式内窥镜的使用条件。     

Simulation study on the avalanche process of the fiber bundles with strong heterogeneities

The fiber bundle with strong heterogeneities is an extension of a fiber bundle model based on the classical fiber bundle model to describe the failure process of strongly heterogeneous materials. In order to explore the breaking dynamic properties of strongly heterogeneous materials in short-range correlation, the fiber bundle model with strong heterogeneities in local load redistribution is numerically studied in detail. The impacts of the proportion of two kinds of fibers and the distribution of the failure thresholds on the macroscopic constitutive behavior, the avalanche size distribution and increasing step number of the external load are investigated, respectively. The numerical results show that there is a local plastic plateau in the constitutive curve at a critical proportion of two kinds of fibers. Strong intensity fibers in material can nontrivially increase the intensity and stability of the system by altering the microscopic properties of the failure process.     

Stability properties of beam-plasma systems in strong electromagnetic waves

It is strong that beam-plasma systems can be stabilized if a strong circularly polarized electromagnetic wave is applied. New unstable modes may, however, also be generated.     

Chirped solitons with strong confinement in transmission links with in-line fiber Bragg gratings

We demonstrate that the use of fiber gratings to reverse periodically the pulse chirp in transmission links allows us to produce stable chirped optical solitons with fast-decaying tails. The interaction between neighboring pulses is reduced from that of the usual soliton system as a result of pulse chirping and strong confinement, making possible dense information packing. Such a pulse is an attractive candidate for use as an information carrier in optical transmission systems with ultralarge capacities of approximately 100 Gbits/s.     

Black solitons in dispersion-managed fiber transmission systems

In an ideal continuous exponential varying-dispersion fiber, black solitons, like their bright counterparts, can propagate over long distances without being broadened when the weakened nonlinearity that is due to the fiber loss is compensated for by the decreasing dispersion. It is found, however, that in a practical stepwise decreasing-dispersion fiber with N steps the number of steps N required for well-behaved evolution of black solitons in a lossy fiber with negligible distortion and broadening is fewer than for bright solitons. This finding indicates that the stepwise-varying-dispersion in fibers can be more effective for extending the amplifier spacing or reducing amplifier numbers in the high-bit-rate black soliton transmission system than in the corresponding bright soliton transmission system.     

传像束光纤在望远瞄准镜中角分辨率的计算方法

研究了传像束光纤加装在望远瞄准镜中的应用。迄今为止,有关这些方面的研究尚未完善。提出了在望远瞄准镜中传像束光纤角分辨率的定义,建立了角分辨率的数学模型,描述了采用角分辨率来确定在望远瞄准镜中传像束光纤所需截面大小的定量计算方法,结果说明了传像束光纤截面大小与传像束光纤角分辨率、光纤排列及视场等因素的关系。实例计算了一种望远瞄准镜匹配光纤进行传像所得的各项光纤传像系统结构数据,计算数据基本与生产实际相符合。     

Theory of average pulse propagation in high-bit-rate optical transmission systems with strong dispersion management

A theory of signal transmission in high-bit-rate optical communication systems with large variations of dispersion (strong dispersion management) is presented. It is found that the averaged propagation of a chirped breathing optical pulse along the line is described by the nonlinear Schrödinger equation with an additional parabolic potential. The shape of the averaged pulse is intermediate between the sech-type soliton and a Gaussian pulse. The rapidly decaying Gaussian wings of such pulses allow denser information packing in comparison with the use of sech-type fundamental solitons.     

聚龙一号装置的强电磁干扰对PDV的影响研究

光子多普勒测速系统(PDV)常采用全光纤模式, 操作方便, 已成为材料超高压动态实验获取动力学特性的重要诊断技术。测速范围和精度与光电传感器和数据采集仪器有关, 激光到达靶面后返回光电转换器, 速度由多普勒引起的频率变化直接解读。聚龙一号装置是开展材料动态实验的重要平台, 放电电流峰值5~8MA, 0~100%上升时间300~750ns。在装置放电过程中, 靶室和大厅中的强电磁干扰可以达到10~300MHz, 当干扰耦合进返回光信号后, 导致速度剖面解读困难。采用聚四氟乙烯绝缘膜和导电铝膜包覆测速探针很好地抑制了强电磁干扰信号对光信号的干扰, 大大提高了速度测量数据的有效性。