单FBG双波长掺铒光纤激光器的设计与实验研究

为给密集波分复用(DWDM)光纤通信及光纤传感系统提供理想光源,设计了一种双波长环形腔掺铒光纤激光器。该激光器采用单支光纤光栅(FBG)和2个3dB耦合器构成可调谐光滤波器,结合多模光纤的偏振烧孔效应,通过改变系统的偏振态来获得波长可调谐的双波长激光输出。实验结果表明:改变系统的偏振态时,可分别获得单波长和双波长激光输出,双波长光纤激光器的最大波长差为4.692nm。引入多模光纤后,激光跳模现象得到明显抑制。     

基于雅可比矩阵的仿人视觉系统运动角度分解

针对仿人视觉系统目标跟踪过程中眼、颈的转动速度对跟踪精度的影响,提出了一种基于雅可比矩阵的角度分解最优化方法。首先,建立眼、颈2级四自由度空间坐标系,搭建系统模型;其次,构建与眼、颈转动角度相关的雅可比矩阵,综合考虑眼、颈转动角速度,得到关注不同转动轴角速度变量的目标跟踪角度分解数学模型;最后,通过仿真和物理实验分析了各自由度转动角速度在最优化条件下对角度分解的影响,得到了基于所述系统的目标跟踪角度分解最优化方案。实验结果表明:在给定范围内,眼、颈的转动角度分配比与眼、颈转动角速度的比值相同,且与均分法相比较,文中所述方法在时间效率上具有明显优势。     

1 μm调Q脉冲光纤激光器的高频驱动器

声光调制器驱动器是脉冲光纤激光器中的重要部分,如何提高与完善驱动电路的性能指标成为决定输出激光品质的一个重要因素。该文提出了低功耗,输出功率稳定可调的声光调Q驱动器方案。它通过2ASK调制来控制射频功率的输出,进而控制声光Q开关的时间和重复频率;并具有2 W的射频功率输出、20~200 kHz的重复频率、10 ns(1个射频驱动振荡周期)内的声光Q开关响应时间的优良性能。     

基于阵列波导光栅的光纤布拉格光栅解调技术综述

基于阵列波导光栅的光子集成解调技术是硅光领域的研究热点和难点.相比传统解调方法,基于阵列波导光栅的光子集成解调技术因其解调精度高、解调速度快、封装体积小等优势,在光纤布拉格光栅的高速、高精度解调上具有明显优势.近年来,随着光子集成技术的发展,各科研院所和相关机构对阵列波导光栅的光子集成解调法进行了广泛深入的研究与优化.本文通过介绍阵列波导光栅工作原理及基于阵列波导光栅的光纤布拉格光栅波长解调原理,结合基于阵列波导光栅的光纤布拉格光栅解调仪在材料体系和系统性能两个方面的重要进展,归纳了基于阵列波导光栅的解调仪的典型应用场景,从新材料、系统集成和规模化三方面对光纤布拉格光栅解调系统的未来发展提出针对性建议,为基于阵列波导光栅的光子集成解调技术的研究发展提供参考.     

基于经验小波变换及核概率密度的物体表面变形测量

采用CCD相机采集物体变形前后的散斑图片,利用一维经验小波变换对散斑图片进行逐行分解,获得一系列的固有分量.根据分解后分量的核概率密度函数提出基于核概率密度的自适应降噪法,去除噪声干扰,提取跟变形信息相关的分量并重构,利用重构后的每一行获得变形前后重构散斑图.采用Hilbert法计算重构后散斑图的相位,对变形前后散斑图相位进行相减,根据相位差进行解包裹获得物体表面变形信息.实验结果表明该方法能够有效地对物体表面变形进行测量,且测量精度较经验模态分解提高4倍.     

A switchable dual-wavelength fiber laser based on phase-shifted fiber Bragg grating combined with Sagnac loop

A switchable dual-wavelength erbium-doped fiber (EDF) laser is proposed and demonstrated. The interference filter is achieved by employing a phase-shifted fiber Bragg grating (PSFBG) combined with Sagnac loop structure. By adjusting polarization controller (PC) states, the birefringence effect is introduced to weaken mode competition, then stable and switchable dual-wavelength fiber laser can be realized. Based on coupled-mode theory and transmission matrix, the Sagnac loop transmission characteristics are studied. The experimental results show that the proposed fiber laser can operate in switchable dual-wavelength output mode at room temperature just by simply adjusting PC. The output wavelength range of fiber laser is 1 556.128—1 556.384 nm, the side mode suppression ratio (SMSR) is over 45 dB, and dual-wavelength spacing as small as 0.048 nm is achieved, which can be used in high-fineness dense wavelength division multiplexing (DWDM) systems and similar structures.     

基于条纹反射法的平面镜面形测量

为了评价平面镜面形误差,采用基于条纹反射法的面形检测原理、通过平面镜法线偏移实现面形误差评价的方法。将正弦条纹投射至光屏,经被测平面镜反射至相机,通过小孔成像原理和四步相移法获得被测平面镜上一点的法线,并与经最小二乘算法面形重建的该点理论法线比较,获得该点法线偏移,利用法线偏移实现对平面镜的面形评价。对测量方法进行计算机仿真,以证明其正确性;搭建实验测量系统,并对某一款手机屏幕进行测量实验。结果表明,该测量方法的重复性精度优于1mrad,测量重复性高。该研究为玻璃面板等具有高反射特性的平面面形误差提供了参考。     

仿生柔性触角形状感知光纤传感方法研究

为解决智能机器人仿生柔性触角形状感知问题,研究柔性光纤传感方法。建立光纤触觉传感器三维模型,推导出柔性触角探测物体形状的曲率计算公式,建立柔性触角形状传感系统,实验研究光纤布拉格光栅作为传感元件的可行性,分析柔性仿生触角标定误差,得到仿生柔性触角弯曲导致光纤光栅中心波长漂移量与形状曲率的关系,拟合曲线与实际曲线之间的参数偏差小,验证了仿生柔性触角形状光纤传感技术可行性。研究结果表明,光纤传感方法可实现仿生柔性触角形状感知,在智能机器人领域具有应用前景。     

端面不透光的PDMS微柱阵列制备与图像处理方法研究

细胞可对外界施加力的作用，从而感知外界环境并做出力学响应。聚二甲基硅氧烷（PDMS）微柱阵列被广泛应用于细胞力测量，通过测量微柱顶面在细胞力作用下的位移量，获得细胞力的大小及方向。然而，由于PDMS微柱的高透明度，当利用明场显微图像进行图像处理计算微柱位移量时，提取微柱端面质心的算法较为复杂。提出了一种利用磁珠修饰微柱端面使其不透光的方法，以降低图像处理算法复杂度，同时提高微柱位置的识别精度。磁珠在外界磁场作用下被引入模具，向模具中浇铸PDMS后，得到端面嵌有磁珠的不透光PDMS微柱。修饰过后的微柱，其端面会在倒置显微镜下形成实心圆形图案，可以直接用regionprops函数计算出实心圆形图案的质心；未经修饰的微柱，在倒置显微镜下形成环形图案，需要用运算更为复杂的霍夫变换来计算环形图案质心。实验结果表明:该PDMS微柱修饰方法能使微柱端面与基底的对比度得到很大提高，因此在提取端面质心时，不需要用到霍夫变换，减小了图像处理中算法的复杂度，并且提高了微柱定位的精度。