宽谱光源自相干函数测试系统光路设计仿真

基于双光束干涉理论和维纳辛钦定理,推导出宽谱光源干涉特性的表达式并进行了分析.提出了基于迈克尔逊干涉仪光路测量光源自相干函数的方法.在光学设计软件Zemax的混合序列模式下建立了宽谱光源自相干函数测试系统的光路模型,通过多重结构编辑器对参考光路和测量光路进行了仿真.单独对准直系统进行了仿真,通过优化使系统的光线准直效果达到最佳.并根据仿真建立的理论模型,从光纤纤芯大小和对准误差这两个角度分析了它们对光线准直系统准直度和整个系统耦合效率的影响,得到对应的变化规律,最后通过Origin软件绘制出了相应的变化曲线,为搭建宽谱光源自相干函数测试系统提供了基础.     

超辐射掺铒光纤光源平均波长稳定性分析

为了解决高精度光纤陀螺要求长时间的标度因数稳定性到10-5以下,必须确保高精度光纤陀螺所采用的掺铒超辐射光纤光源具有非常稳定的平均波长.从超辐射掺铒光纤光源的结构出发,推导出其平均波长主要受到温度、抽运功率、抽运波长、抽运光偏振态以及光纤陀螺返回光功率的影响.详细分析了以上因素对于超辐射掺铒光纤光源平均波长稳定性的影响,并介绍了消除或者减小这些影响因素的措施.同时还总结了提高超辐射光纤光源的平均波长稳定性的相关技术,采用这些技术可以获得平均波长随温度变化系数±0.05×10-6/℃的高稳定性掺铒超辐射光纤光源.对于掺铒超辐射光纤光源在高精度光纤陀螺中的实际应用具有指导意义.     

基于新型导光管的微型DLP 投影式光路设计

传统的数字光处理(DLP)技术无法收集利用数字微镜(DMD)芯片上微镜处于 OFF态时反射的光线,针对这种缺陷,提出一种基于新型导光管的微型DLP投影光学系统的设计方案,该系统包括LED、导光管、色轮、准直系统和投影透镜。提出在锥形导光管的基础上加上一根弯型的导光管和复合抛物面聚光器(CPC)用来收集被DMD反射的多余的光线。先用非成像光学的理论分析和计算出各部分的相关参数,再用ZEMAX软件对准直系统和投影透镜进行结构优化,最后用TracePro软件建立模型并仿真,仿真结果表明:随着OFF态微镜数量的增加,收集光管提高系统光能利用率的能力先增加后减小。相比没有收集光管的情况,当DMD芯片上处于OFF态微镜数量为50%时,导光管提高的光能利用率最多,为5.91%。     

平均波长和输出功率稳定性高的掺铒光子晶体光纤超荧光光源的实验研究

采用掺铒光子晶体光纤代替传统掺铒光纤来提高超荧光光纤光源输出的功率稳定性和平均波长稳定性。在-45℃~70℃的全温区范围内,对超荧光光纤光源的光纤长度和半导体激光器(LD)抽运功率进行优化,并提出了用插值法进行LD抽运功率的优化方法,在光纤长度优化的基础上,高效、精确地优化了抽运功率,改善了光源的平均波长稳定性。经过优化的光源,在-45℃~70℃的全温区范围内平均波长变化量为0.67×10-6/℃,输出功率稳定性为0.37%。     

激光干扰仿真系统中目标/干扰信号模拟器的光路设计

介绍了激光干扰仿真系统组成 ,对激光目标 /干扰信号模拟器的方案、系统组成及工作原理等方面进行了分析说明 ,并着重对目标 /干扰信号模拟器的光学系统进行了设计     

大视场宽景深双远心系统的设计

为了满足基于机器视觉的复杂零件表面质量在线实时检测的需求,根据双远心成像原理和像差理论基础,采用ZEMAX光学设计软件,设计了一款大视场宽景深的双远心光学系统。所设计的系统仅由6块透镜组成,工作波长在可见光范围内,系统放大率为-0.061,工作距离大于390mm,最大视场达到180mm。结果表明,光学系统的最大畸变小于0.1%,景深范围达到80mm,调制传递函数在全视场100lp/mm处大于0.4,远心度最大值控制在0.012°内;各种像差均得到很好的矫正,像质优良。该设计结构符合双远心系统的总体设计要求。     

高对比度中/长波红外双波段视景仿真系统光学设计及测试实验

为了实现中/长波红外双波段制导系统的性能测试与评估,设计了一套基于数字微镜器件的红外双波段视景仿真光学系统,系统包括投影镜头和照明系统。利用非球面技术和大出瞳距、无穷远投影系统的像差特性,采用常规的红外材料,通过光焦度的合理分配与非球面像差校正的优势相结合,解决了双波段、大出瞳距离带来的彗差、像散、畸变和色差的平衡问题。采用阿贝式直接照明的方案,解决了斜入射情况下均匀照明的问题,有效地控制了杂光的影响,提高了光能利用率。设计结果显示:最终仿真系统全视场角为2,出瞳距离为250 mm,出瞳直径为70 mm,系统畸变小于0.2%,系统双波段的调制传递函数曲线均接近衍射极限;照明均匀性高于95%。系统实验测试表明:在黑体温度为300 ℃时,模拟温度最低为31.6 ℃,最高为250 ℃,温差为215.4 ℃,系统的对比度达到0.98,像面均匀性高于98.1%。仿真系统具有高对比度,宽温差和图像逼真的特点。     

光通信光谱分析仪波长定标方法研究

光谱分析仪（Optical Spectrum Analyzer, OSA）是光通信领域的重要测试分析仪器,主要用于测试光源、光纤光缆以及光器件的光谱特性。在介绍OSA基本原理的基础上,研究了波长精细定标方法。首先,分析了波长与采样点及探测波段之间的关系;然后基于可调谐激光器与波长计,利用最小二乘法对几个特征波长进行了定标;最后利用近红外光谱测试系统进行了验证实验。结果表明,定标后的波长准确度控制在±0.3 nm以内,满足产品指标要求。     

基于LED光源的新型准直透镜的设计

利用复合抛物面与自由曲面相结合的方法,设计出一款体积小、能效高的LED光源准直配光透镜。将LED光源发出的光线分两部分分别进行配光设计。光源发出的一部分发散角为0o~20o的光线经过球冠折射收缩发散角后再利用自由曲面准直;光源发出的另一部分发散角为20o~80o的光线经过复合抛物面折射收缩发散角后再经自由曲面准直。结果显示,LED光线经此复合型准直透镜后光束发散角小于4o,光能利用率达90%,可满足目前对光源远距离准直需求。     

光学瞄准及自动跟踪系统设计

为提高激光通信、激光制导、激光雷达等光电系统的工作可靠性及自动化程度,提出了光学瞄准及自动跟踪系统的设计方案.系统采用四象限光电探测器为前端探测单元,结合自动控制技术和精密步进系统,实现目标激光光斑的自动瞄准和跟踪.介绍了系统的工作原理,并对其进行了硬件设计和控制程序设计.经调试、运行证明,该系统方案可行、简单且易于实现,二维位移的跟踪控制精度可达10μm以下.     

利用频谱分割法实现光纤中四波混频全光波长变换的实验研究

报道了一种新的全光波长变换的方法：利用频谱分割光纤放大器的自发辐射噪声的方法获得连续可调非相干光源，在色散位移光纤中，实现了基于非相干光与相干光之间四波混频机理的全光波长变换。用这种方法实现了对５Ｇｂｉｔ／ｓ归零码光信号的波长变换，最高变换效率为－２４ｄＢ，四波混频光的波长最大变换范围约为３．４ｎｍ。     

LED面光源均匀化方法

文章通过半导体发光二极管（Light—emittingdiode,LED）的配光曲线,构建单颗LED的理论模型,设计可实现均匀照度的LED排列方式。基于几何光学和辐射照度理论,对满足均匀照明的LED阵列进行分析,推导光源照射到观测屏上的总辐射照度的表达式,使用光学模拟软件建立LED阵列的模型,利用软件进行光线追迹。通过仿真结果分析LED之间排列间距,光源到接收面间距离等因素对于照明均匀性的影响。     

含有双层衍射光学元件的红外双波段无热化光学系统的设计

建立了工作在一定入射角度范围内的多层衍射光学元件的复合带宽积分平均衍射效率的分析模型.基于衍射光学元件所具有的独特的消色差和消热差性质,设计了一个含有双层衍射光学元件的工作在3.7～4.8μm和7.7～9.5μm红外双波段光学系统.光学系统的焦距为100 mm,F#为2,采用像元数为640×512、间距为15μm的制冷型探测器.该系统在空间频率33 lp/mm时,中、长波红外MTF分别高于0.52和0.16,最大RMS半径小于9.88μm,波前像差小于0.0705λ,最大离焦量小于焦深,在-40℃～71℃范围内实现了无热化设计.系统中采用的双层衍射光学元件在红外双波段的带宽积分平均衍射效率高于99.15％.入射到衍射面上的角度为0°～10°,该双层衍射光学元件在中波和长波波段的复合带宽积分平均衍射效率分别为97.70％和96.95％.     

高轨紫外地球模拟器光学系统的设计与仿真

设计了一种空心发光椭球形紫外地球模拟器光学系统,其中,球体的一半被紫外光源照亮,另一半球不被照亮。通过控制紫外LED灯组合成多个LED组元和灯阵实现工作谱段范围内球表面发光亮度在0.2~l.2 W/(sr·m2)可调,发光表面亮度不均匀性优于20%,使用该系统模拟不同太阳亮度时"地相"的几何特征、辐射特性。介绍了地球模拟器的组成和工作原理,利用光学分析软件Lighttools对地球模拟器的辐射亮度不均匀性进行了仿真分析,并利用有限元分析软件Ansys对高轨紫外地球模拟器光机结构在0℃~45℃的变形进行具体分析。结果表明,球体表面亮度不均匀性为9.5%,辐亮度的最大平均值为1.42 W/(sr·m2),且光机结构的温度变形量很微小,满足设计要求。     

Performance Analysis of WDM Optical Networks with Wavelength Usage Constraint

Due to power considerations, it is possible that not all wavelengths available in a fiber can be used at a given time. In this paper, an analytical model is proposed to evaluate the blocking performance of wavelength-routed optical networks with and without wavelength conversion where the usable wavelengths in a fiber is limited to a certain maximum number, referred to as wavelength usage constraint. The effect of the wavelength usage constraint is studied on ring and mesh-torus networks. It is shown that the analytical model closely approximates the simulation results. We also evaluate the performance of the first-fit wavelength assignment algorithm and compare its performance with the random wavelength assignment algorithm through simulation. It is observed that increasing the total number of wavelengths in a fiber is an attractive alternative to wavelength conversion when the number of usable wavelengths in a fiber is maintained the same.     

一种低成本智能全光波长交叉交换连接器的设计和实现

报道了一种采用多个4×4,一个8×8光开关以及固定波长转换器组成的大容量全光波长交叉交换连接器(OWXC)的新颖结构,可以实现低串扰、低延迟的无阻塞光信号交换和转换,降低成本30%左右。同时,提出了应用于该结构的智能控制信号传输帧结构以及通过设置可用波长被锁定的时间门限来实现三种具有服务等级的智能光链路建立方式。实验结果显示,一条光链路从被断开到自动重新建立的时间是22 ms,可以实现人工、自动和半自动三种链路建立方式以及三根光纤,24个波长的全无阻塞交换,交换容量达到960 Gb/s。对组建大容量的光交叉连接(OXC)具有参考意义。