基于双边带调制的频率扫描干涉型激光测距技术

提出并论证了一种基于双边带调制的双扫频干涉测距技术,利用电-光双边带调制产生的-1和+1阶边带分别作为扫描方向相反的两个扫频信号,在接收端各获得一个频率与相对距离相关的拍频信号,通过将这两个拍频信号相乘的方式来减小由光路中扰动引起的测量误差.利用Optisystem软件进行系统仿真,结果表明,该方法能够有效抑制由于光路中扰动产生的测量误差.设计了实验验证系统,在光路中引入小幅振动作为扰动时,该方法对扰动的抑制比超过14dB,有效地提升了测距准确度.     

Large‐Scale Modulation of Left‐Handed Passband in Hybrid Graphene/Dielectric Metasurface

Large‐scale modulation of the left‐handed transmission with a high quality factor is greatly desired by high‐performance optical devices, but the requirements are hard to be satisfied simultaneously. This paper presents a hybrid graphene/dielectric metasurface to realize a large transmission modulation for the left‐handed passband at near‐infrared frequencies via tuning the Fermi energy of graphene. By splitting the nanoblocks, i.e. introducing an additional symmetry breaking in the unit cell, the metasurface demonstrates an ultrahigh quality factor (Q ≈ 550) of Fano resonance with near‐unity transmission and full 2π phase coverage due to the interference between Mie‐type magnetic and electric resonances, which induces the negative refraction property. Besides, the split in the nanoblock greatly enhances the local field by increasing the critical coupling area, so the light‐graphene interaction is promoted intensively. When the surface conductivity of graphene is electrically tuned, the hybrid graphene/dielectric metasurface exhibits a deep modulation of 85% for the left‐handed passband, which is robust even for the highest loss of graphene. Moreover, the simple configuration remarkably reduces the fabrication requirements to facilitate the widespread applications.     

基于受激布里渊散射的宽带宽和高精度的微波频率瞬时测量

提出了一种基于受激布里渊散射效应的瞬时频率测量方法.未知信号经过强度调制作为泵浦光,矢量网络分析仪产生的信号经过相位调制作为扫描信号光,当泵浦光和扫描信号光之间满足相位匹配条件时,受激布里渊散射效应发生并实现相位调制到强度调制的转换,未知信号的频率被测量.实验验证可以测量0.5 GHz-27 GHz的微波信号的频率,最大误差小于20 MHz.     

太赫兹偏振测量系统及其应用

麦克斯韦方程中的介质响应特性一般由本构关系中的介电函数ε(ω)和磁导率μ(ω)来描述,对于介质中传播的电磁场,通常存在两个独立的本征传播模式,它们是齐次麦克斯韦方程组的特解,各自具有特定的色散关系和偏振态。如果介质中传播的电磁场为两个本征模分量的线性迭加,其偏振态将会随着传播的过程而改变。常见的现象有各向异性晶体中的双折射、超材料中的偏振调制效应、自然界中手性材料的旋光响应以及外磁场作用下产生的Faraday效应等。本文从测量方法、数据处理、测量精度等方面介绍太赫兹时域偏振检测系统及其发展状况,特别是利用线栅、超材料以及光学手段调制太赫兹电场偏振态的方法。对近几年太赫兹偏振检测系统在分析手性超材料、太赫兹圆二色谱以及Faraday效应等实验中的应用进行了总结和讨论。最后展望了太赫兹偏振检测系统未来进一步的发展空间及应用前景。     

Decode-and-forward with quadrature spatial modulation in the presence of imperfect channel estimation

The performance of quadrature spatial modulation (QSM) multiple-input multiple-output (MIMO) system with cooperative decode and forward (DF) relays is analyzed in this paper. QSM is a new MIMO transmission technique that enhances the overall performance of conventional spatial modulation through exploiting quadrature spatial dimension. A practical scenario is considered where the channel is estimated at the relays and the destination and the impact of channel estimation error is investigated. Two cooperative systems are considered in the study. In the first system, multiple single-antenna DF relays are assumed, whereas, in the second system, single multiple-antennas DF relay is considered. For both systems, an analytical expression for the pair wise error probability (PEP) is obtained. As well, an asymptotic expression for the PEP at high and pragmatic signal to noise ratio is derived. Derived expressions are used to provide an upper bound on the average bit error ratio. The derived analysis is corroborated through Monte Carlo simulations and results demonstrate a close-match for a wide range of SNR values.     

旋转惯导系统中转轴方向对系统调制精度的影响

不同轴向的惯性器件误差在惯导系统中的误差传播特性不同,因此在旋转惯导系统中转动机构选择不同转轴方向对系统精度的调制效果不同。分析了在选择不同轴向作为旋转轴时对导航系统精度的影响,并根据转台转轴与机体系、惯性器件(IMU)系之间存在的夹角关系,将其分为两种方案进行讨论,转轴与IMU系存在夹角以及转轴与机体系存在夹角。通过分析,前者在调制效果上与传统的单轴旋转惯导系统相同,而后者会改变调制效果。在此基础上,进一步推导分析了第二种方案下不同转轴方向与系统定位精度之间的内在关系,提出了一种在长时间导航情况下的转轴方向选择方案,并进行了仿真验证。仿真结果表明,与传统单轴旋转惯导系统相比,该方案显著提高了系统的导航定位精度,对在不同情况下转台转轴方向的选择具有一定的工程应用参考价值。     

采用小波分析方法降低可调谐半导体激光吸收光谱技术测量下限的实验研究

基于可调谐激光吸收光谱技术,主要采用数据处理的方法如互相关、小波分析等降低光谱吸收技术的测量下限。采用可调谐激光吸收光谱技术中的波长调制技术,对较低浓度下的NH₃进行了降低测量下限的试验研究。采用近红外波段2.25 μm附近的一组ν₂+ν₃ NH₃吸收谱线,其强度远高于1.5 μm处谱线,结合波长调制技术在最优信噪比的条件下对常温常压下不同浓度的NH₃进行了测量。为了保证实验条件下测量得到的二次谐波信号的峰值高度达到最大且信噪比最优,实验在调制系数为2.2左右的情况下,通过加载最优的高频调制信号来保证信噪比(SNR)。在10 m长的Herriott池中探测到了浓度为0.6×10-6的二次谐波信号,其中信号处理部分主要采用相关分析、多次平均以及小波变换分析来控制中心波长的移动和降低噪音的干扰。结果表明,经过数据处理以后的谐波信号,其检测下限降低到处理前的约百分之一,且不需要增加任何实验设备就可以很好的抑制噪音的影响,将相关分析和小波分析与波长调制技术相结合,这种数据处理方法对于在线检测技术具有很好的实用价值。     

基于空心光波导的激光吸收光谱氨气传感器

空心光波导(hollow waveguide, HWG)可以同时传输红外激光和目标气体,是激光气体传感器中的新型气体池,具有体积小、响应速度快的特点。基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,以空心光波导为气体池,研制了氨气激光传感器。采用波长调制光谱(wavelength modulation spectroscopy, WMS)技术,同时解调气体吸收的一次谐波(1f)和二次谐波(2f)信号,通过1f归一化2f信号实现免校准(calibration-free)测量。利用标准气体进行验证实验,结果表明,传感器的响应线性度R2为0.999 8,响应时间24 s。Allan方差结果表明积分时间18 s时检测限为26 ppbv。该传感器可以用于空气中痕量氨气的快速、高灵敏检测。     

非洲绿猴肾上皮细胞的损伤模型及其对草酸钙生长的调控作用

采用H₂O₂对非洲绿猴肾上皮细胞(Vero)进行了损伤, 通过检测细胞存活率、培养基中超氧化物歧化酶(SOD)浓度、丙二醛(MDA)释放量和细胞表面晶体粘附分子骨桥蛋白(OPN)的表达量变化, 检测了细胞的损伤程度. H₂O₂对Vero细胞的损伤作用呈现时间依赖性和浓度依赖性|细胞损伤后, MDA释放量增加, SOD浓度降低, OPN表达量显著增加, 导致粘附的晶体量增加. 利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了细胞损伤前后对草酸钙(CaOxa)晶体生长的调控作用. 对照组细胞诱导生成的CaOxa晶体棱角圆钝, 同时含有一水草酸钙(COM)和二水草酸钙(COD)晶体|而损伤细胞诱导生成的晶体形状不规则, 棱角尖锐, 主要为COM晶体, 因此, 细胞损伤后增加了草酸钙结石形成的危险性. 所建立的Vero细胞氧化损伤模型有助于从细胞水平上阐明草酸钙结石的形成机制.     

强激光在非磁化等离子体中的三维调制不稳定性

采用Karpman方法对线偏振激光在非磁化等离子体低密度区和临界面附近的三维调制不稳定性进行了分析,得到了不稳定产生的条件及时间增长率与扰动波数之间的函数关系。在低密度区,考虑了由弱相对论效应引起电子质量变化的一级和二级非线性效应,得出二级非线性效应对调制不稳定性