Sagnac干涉仪中Pancharatnam-Berry位相的电光调制

本文研究了在Sagnac干涉仪中插入单轴晶体,利用单轴晶体的纵向电光效应调制PancharatnamBerry位相.由于Sagnac干涉仪的顺、逆时针环路之间光程差为零,所以有利于区分顺、逆时针环路之间的非光程差引起的Pancharatnam-Berry相.本文结果发现在施加的电压连续变化下,由于单轴晶体纵向电光效应的特点使得Pancharatnam-Berry相发生两次突变,而顺、逆时针环路的光相干叠加后的光强却连续变化.     

基于Nios的微距控制系统的数字设计

设计了一种基于Nios处理器的微距控制系统,用于实现虚拟成像设备系统视标位置的精确定位。系统采用现场可编程门阵列(FPGA)实现对步进电机PWM的细分驱动和对光栅尺输出信号的鉴相倍频,构建了基于Nios的微距控制系统的数字设计部分。采用Altera公司的FPGA设计工具Quartus II和嵌入式开发套件 Nios IDE,将可配置的软核处理器与可编程的硬件电路集于一体,既实现了软件处理的灵活性,又具有硬件处理的高速性特点。实验表明,该设计在虚拟成像设备的标视定位中取得了良好的效果,实现了精度为1.25 μm的微距控制。     

HL-2A脉冲步进阶梯调制高压电源控制系统的研制

介绍了HL-2A 上基于脉冲步进阶梯调制(PSM)技术的高压电源控制系统的研究。控制系统以数字信号处理+现场可编程门阵列(DSP+FPGA)为架构，控制112 个每秒采样(SPS)模块，按照一定的控制方式使电源输出稳定的电压。DSP 负责数据传输、通讯、控制算法等；FPGA 利用其强大的逻辑功能输出所需的脉冲。通过对程序的编写、仿真和调试，实验结果表明该控制系统的特性达到了设计要求。     

多普勒加速度测量的数字相关鉴相算法

针对激光多普勒加速度测量系统信号信噪比较差的问题,提出了一种采用数字相关鉴相算法进行加速度解调的方法.使用数字相关鉴相算法计算激光多普勒加速度测量系统中两路干涉信号的相位差,再由相位差的变化率来计算目标加速度,从而实现运动物体加速度的连续测量.仿真结果表明:该算法在信噪比为20 dB时,加速度测量的误差为0.135 m/s^2,分辨率为7.3×10^-3 m/s^2.搭建了激光多普勒加速度测量系统,对压电陶瓷振荡器的加速度进行测量,加速度的测量误差为0.13 m/s^2.测量结果表明,该算法能够有效减少随机噪声的干扰,提高加速度的测量精度.     

基于FPGA的PPM调制可见光图像传输系统

利用FPGA(field-programmable gate array, 现场可编程门阵列)为主控芯片，实现了5 Mbit/s的2-PPM(pulse position modulation, 脉冲位置调制)调制可见光图像传输系统。整个系统分为发射端与接收端两大模块，全部由FPGA实现。将处理好的图片信号由上位机通过串口发送到FPGA中，经过调制转换为2-PPM信号，并设计了信号传输数据帧格式，然后调制到红光LED(light emitting diode)上并发送出来；在接收端，根据数据帧格式完成了数据信号的同步和解调，并将解调后恢复的图像在液晶屏上显示出来。实验证明该系统可以实现可见光图像信号的传输。     

I/Q技术用于加速器鉴相的实验研究

I/Q解调技术在加速器领域的应用颇为常见,本文基于对模拟I/Q鉴相器的理论分析提出一套完整的误差校正方法,可以有效地克服各种误差对I/Q鉴相器性能的影响,并在此基础上完成了相关的实验工作.     

基于FPGA的紫外光DPIM调制系统设计

为了验证数字脉冲间隔调制（DPIM）在紫外光通信中应用的可行性,设计了基于FPGA的DPIM调制和解调系统。调制过程在锁存器的控制下,将串并转换后的数据输入比较器,并与计数值相比较产生DPIM调制信号;在解调端,利用计数器检测相邻光脉冲间的空时隙数,在锁存器的控制下,恢复得到原始数据。以16-DPIM为例,随机输入一组串行二进制数据,经过调制系统得到了16-DPIM信号;同样随机输入一个16-DPIM调制信号,通过解调系统恢复得到了原始数据。并在此基础上提出了一种新型的双幅度、定长DPIM调制方式,能更好地弥补DPIM符号长度不固定的缺陷。     

基于FPGA的FSO准同步数字复接器的实现

为了实现多路信号在同一大气信道中的传输,提出一种适用于自由空间光通信(FSO)系统的准同步数字复接方案.该方案利用数字复接扩大传输容量,通过加入滤波模块和采用择多判决的方法,提高系统的抗干扰能力.整个系统采用自顶向下模块化的方法进行设计,所有功能模块均用VHDL语言进行描述,并用现场可编程门阵列(FPGA)芯片EP1C3T100C6对整个系统进行硬件实现.以三路准同步数字信号的复接分接为例,给出了软件仿真和硬件实验结果.结果表明系统可以准确、可靠地实现三路准同步信号的复接分接.     

基于NI PXIe-7966R的磁共振成像接收机设计

提出了一种基于NI PXIe-7966R（National Instruments Corporation,美国）的磁共振成像（MRI）接收机设计方案,进行磁共振信号直接采样、数字下变频（DDC）和数据上传,以及磁共振图像恢复．使用NI LabVIEW FPGA（National Instruments Corporation,美国）开发平台,对NI PXIe-7966R板载现场可编程门阵列（FPGA）内构建的所有功能模块进行了设计仿真和硬件描述语言生成,使其能灵活实现DDC功能．设计的接收机的采样速度为50 Mbps、模数转换位数为16位、带宽设置范围为100 Hz~1 MHz,并具有较好的滤波效果．实验结果表明,该设计方案是一种高性能的磁共振接收机方案．     

基于FPGA与DDS的磁共振成像射频脉冲发生器

设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)与直接数字频率合成(DDS)的磁共振成像(MRI)射频脉冲发生器,采用FPGA实现DDS,并内置软脉冲波形双端口随机存取存储器(RAM)、乘法器以及相关的控制逻辑.实现了较高的技术指标,其中频率、相位与幅度分辨率分别为32 bits、16 bits与16 bits,软脉冲波形的时间精度可达0.1?s.FPGA提供了一个可编程的接口,便于序列控制器对其进行控制,以输出射频脉冲.MRI实验结果证明了该设计的可行性.     

无线激光通信协议的设计(英文)

研究了无线激光通信(FSO)与传统激光通信的区别,编制了一套FSO物理层收发协议。采用现场可编程门阵列(FPGA)完成收发机与外部电路的数据通信,利用先入先出(FIFO)存储器完成收发协议与外部系统的接口。设计的物理层收发协议主要完成发送数据的编码、串行化以及接收数据的解串行化和解码。仿真实验结果表明:设计的收发协议可实现在40 Mbps通信速率下的稳定工作,证明了该收发协议设计的可行性。     

双抽头CCD图像整合优化设计

为了解决双抽头CCD输出图像顺序不一致的问题,提出了一种改进的RAM软件设计方法,并对其数据进行重新整合。首先,利用XILINX VIRTEX系列现场可编程门阵列(FPGA)的内部Block RAM构造形成双端口RAM。其次,利用双抽头CCD的第一个抽头数据在整合前后没有变化的特点,改进了传统的乒乓操作方法,实现了对整片CCD输出的整合。与传统的图像整合方法相比,该方法对硬件的资源占用率节省了25%。利用ModelSim软件对该方法进行仿真实验,验证了其正确性和有效性。该方法节约了硬件资源,降低了硬件成本,并已成功应用在实际工程项目中。     

一种基于确定性量子密钥分发误码判据的相位调制器半波电压的精确测定方法

基于相位编码的量子密钥分发系统需要对信息加载的相位调制器的半波电压进行精确的测定以减小量子密钥的误码率,相位调制器半波电压的测量精度直接影响到了量子密钥分发系统的最终误码.本文提出了一种基于确定性量子密钥分发误码率判据的相位调制器半波电压的精确测定方法,所采用相位调制器的半波电压的测量精度达到了2 mV,实验结果表明这种方法可以用于量子密钥分发实际应用系统中实时获得不同条件下的行波相位调制器的半波电压以最大程度地减小由于相位信息不准确加载而带来的系统误码. 关键词： 量子保密通信 相位编码 半波电压 误码率     

基于FPGA的高速电光选通系统设计

介绍了一种获取高速调制电信号的新方法－基于FPGA的高速电光选通系统.此系统分为选通脉冲和高压调控两个模块.选通脉冲模块由高速信号放大、FPGA延时、可控延迟传输线三个部分组成.利用FPGA高密度、高可靠性、可反复擦写和可以现场编程、灵活调制的特点,将整个系统的主要控制部分集成在FPGA中,并将延时分为数字延时和模拟延时两部分.然后利用FPGA实现数字延时,可控延时线实现模拟延时.经试验检测,高压部分可以产生重复频率1 Hz~1 kHz,步进1 Hz,延时范围为0~1 μs,步进为1 ns,幅度为8 000 V,前沿和后沿小于10 ns,抖动小于1 ns的高压矩形电脉冲,从而满足各种电光调制系统中的需要.     

一种用硬件实现的Bayer格式图像恢复算法

针对传统的双线性Bayer彩色图像恢复算法恢复效果不理想,边界部分不明显,局部图像有团块等问题,提出了一种基于硬件实现的Bayer图像快速插值算法。采用梯度算法对Bayer格式图像绿色通道进行恢复,根据像素点所属的颜色组对蓝色通道进行恢复。实验结果表明,本文算法比双线性法有更好的峰值信噪比(PSNR)值,RGB 3个通道的PSNR值均比双线性法高5 dB以上,而且算法消耗时间比双线性法少,恢复的图像视觉效果更好。实验处理一幅512×512的全彩图像仅需要9.3 ms,完全可以满足实时性的要求,因此,本文算法在对实时性要求高的场合有很好的应用前景。     

无线激光通信协议的设计

研究了无线激光通信（FSO）与传统激光通信的区别,编制了一套FSO物理层收发协议。采用现场可编程门阵列（FPGA）完成收发机与外部电路的数据通信,利用先入先出（FIFO）存储器完成收发协议与外部系统的接口。设计的物理层收发协议主要完成发送数据的编码、串行化以及接收数据的解串行化和解码。仿真实验结果表明：设计的收发协议可实现在40 Mbps通信速率下的稳定工作,证明了该收发协议设计的可行性。     

可见/近红外实时成像光谱仪控制系统设计

针对高光谱成像需求,设计了一套可见/近红外实时成像光谱仪.光谱仪基于声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF)分光器件进行设计,光谱带宽为1.3μm,其中可见光相机工作在400～1000 nm波段,近红外相机工作在1000～1700 nm波段.光谱仪控制系统以现场可编程门阵列...     

直接调制半导体激光器的脉冲驱动电路研究

研制了一种应用于直接调制半导体激光器的脉冲驱动电路.根据直接数字频率合成原理,利用现场可编程逻辑阵列产生频率可调方波去触发雪崩晶体管,以及雪崩晶体管的雪崩效应产生频率可调脉宽固定在3 ns的主体脉冲.该脉冲经过衰减器衰减得到合时的脉冲幅度.输出脉冲最高频率可到100 kHz,其输出电压幅度为9 V.     

Phase estimation of phase shifts in two arms for an SU(1,1) interferometer with coherent and squeezed vacuum states

We theoretically study the quantum Fisher information(QFI) of the SU(1,1) interferometer with phase shifts in two arms by coherent ? squeezed vacuum state input, and give the comparison with the result of phase shift only in one arm.Different from the traditional Mach–Zehnder interferometer, the QFI of single-arm case for an SU(1,1) interferometer can be slightly higher or lower than that of two-arm case, which depends on the intensities of the two arms of the interferometer.For coherent ? squeezed vacuum state input with a fixed mean photon number, the optimal sensitivity is achieved with a squeezed vacuum input in one mode and the vacuum input in the other.