基于波长调制技术的激光器调制特性研究

在流场诊断技术中,可调谐半导体吸收光谱技术（TDLAS）成为主要的诊断技术之一,其可实现非接触、原位检测。波长调制（WMS）和直接吸收(DA)是两种最常用的TDLAS气体传感方法,在目标含量很低或者极端流场环境下,波长调制技术呈现出更多的优势,检测灵敏度与直接吸收相比可以提高1～2个数量级。在近红外波长调制技术应用领域,分布反馈式（DFB）半导体激光器成为流场诊断技术的光源选择之一,无论利用谐波信号（或者归一化谐波信号）的线型拟合,还是选择谐波信号的峰值来反演流场参数,吸收模型的准确建立均十分重要。在模型建立时,激光器频率-时间响应以及光强-时间响应的准确表示尤为重要。为解决吸收模型准确建立问题,提出了一种准确测量激光器调制参数的完整方法,通过实验测量了用于探测水汽吸收的1 392和1 469 nm激光器的调制特性,研究了分布反馈式激光器的调制参数随调制幅度,调制频率以及工作温度的变化。根据该方法得到的调制参数,建立吸收模型,测得常温下空气中水汽浓度为1.97%,直接吸收方法测得浓度为1.99%,验证了该测量方法的准确性。研究表明,调制深度随调制幅度的增加线性增加,随调制频率的增加非线性单调减小,随工作温度的升高线性增加;激光器的出光强度和频率同时被调制,强度变化超前频率变化的相位,随调制幅度的变化不明显,随调制频率的增加单调增加,随工作温度的升高单调减小;归一化一次谐波振幅和二次振幅均随调制幅度的增加而增加,随调制频率的增加而减小,随工作温度的变化不明显。在吸收光谱应用领域,波长调制技术发挥的作用愈加重要,调制系数与谐波信号的峰值息息相关,在波长调制技术应用时,选取适当的调制参数,有利于得到合适的谐波信号,可通过改变调制幅度、调制频率、工作温度得到最优调制系数。研究了近红外分布反馈式半导体激光器的调制特性,该方法同样适用于不同封装和不同波段激光器调制特性的研究,利于推广吸收光谱技术在各领域的应用。     

反渗透过程中双壁碳纳米管通水阻盐性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法, 探究了非常规双壁碳纳米管(DWCNT)在反渗透过程中, 不同内外管间距对管道内水分子与盐离子运动行为的影响. 本文采用0.5 mol·L^-1氯化钠水溶液模拟海水, 内管始终采用CNT(8,8)型, 并对盐水层施加恒力模拟反渗透压. 重点考察盐离子数量分布与通水情况, 计算水分子平均力势, 并分析水分子氢键寿命与偶极矩分布. 结果表明, 管间距不仅影响上述各项性质, 还会改变盐离子与水分子在碳管中的渗透特性. 模拟结果显示, 小尺寸DWCNT可以有效实现盐水分离但水通量较小, 大尺寸DWCNT的水容量较大但阻盐效率不高, 而中尺寸DWCNT (即: 管间距为0.815 nm)则具有最佳的通水阻盐性能. 本文试图从分子层面揭示了DWCNT通水阻盐机理, 并为人们设计新型海水淡化渗透膜提供理论指导.     

复杂样品近红外光谱定量分析模型的构建方法

针对复杂样品近红外光谱分析中校正集的设计问题, 探讨了标准样品参与复杂样品建模的可行性. 通过标准样品和复杂基质样品共同构建的偏最小二乘(PLS)模型, 考察了波段筛选和建模参数对预测结果的影响. 结果表明, 采用PLS方法建立定量模型时, 校正集样品性质应该尽量与预测集样品相似, 当样品的性质相差较大时, 适当增加校正集样品的差异性可使模型具有更强的预测能力. 同时, 波段优选对提高预测结果的准确性具有重要的意义.     

基于BP神经网络的波长扫描光纤干涉仪多目标信号处理技术

本文提出了一种适用于波长扫描光纤干涉仪多目标绝对距离测量的方法.这种方法将神经网络与数字滤波器等技术相结合,具有超过传统FFT方法的目标分辨极限的分辨能力,可以工作在低的信噪比下.这意味着可以降低对半导体激光器输出功率和扫描波长范围的要求.计算机仿真实验验证了这种方法的性能.     

波长重用-扩大基于单纤连接节点的WDM星形单跳网容量

针对可利用的有限信道波长数对基于单纤连接节点的WDM星形单跳网容量限制问题,本文提出了一种有效的解决方案-波长重用.根据该方案,在信道波长数一定的条件下,至少可使网络所支持的节点数-网络容量扩大一倍;在网络节点数不变时,则可大大减少网络节点的排队时延,缓和网络中各通信节点对数据信道波长使用权的竞争矛盾,使网络吞吐量增加1～3倍,有效地改善网络性能.本文首先论述了该基于单纤连接节点的波长重用WDM星形单跳网结构,接着分析了网络的波长重用特性,进而对所要求的光放大器增益和输出功率进行了计算;最后计算了网络的最大节点数和最大信道波长数.     

An atom/molecule/DNA probing and transportation using dynamic optical tweezers via a wavelength router

A dark soliton pulse beam that has potential applications in the probing and transport of atoms or molecules as an optical tweezers is demonstrated. The trapped pulse beam is formed in the gap between a BP signal at 1500.00 nm and Stokes signal at 1500.09 nm, which has peak powers of −12 dBm. The generated beam is seen to be stable with no fluctuations over a test period of 10 min, which is important to ensure that the transported atom/molecule is not lost in the link media, therefore, the dynamic optical tweezers are now plausible. The theoretical background of the trapped atom/molecule is also analyzed and described in details. The atomic/molecular network via a wavelength router is also described.     

Modeling Gain Dynamics in EDFAs: Space-Resolved Versus Lumped Models

We present a detailed comparison of dynamic space- and frequency-resolved and lumped erbium-doped fiber amplifier (EDFA) models. The space- and frequency-resolved models are based on an iterative solution of propagation equations for pump, multiple signals, and spectral components of forward and backward propagating amplified spontaneous powers and rate equations for pump, metastable, and ground energy level population densities of erbium ion. In contrast to space-resolved models, the lumped model solves a single ordinary differential equation for time evolution of the length-averaged metastable level population and is therefore substantially less computer time consuming. Both the space, and frequency-resolved and the lumped models give almost identical results when used for an analysis of surviving channel power excursions in concatenated EDFAs fed by multiwavelength signal and add/drop scenarios. For a statistical analysis of output power and signal-tonoise ratio fluctuations in EDFA cascades fed by burst-mode packet traffic, only lumped models can be used.     

采用发射极非均匀指间距技术改善功率异质结双极晶体管热稳定性的研究

为了提高多发射极功率异质结双极晶体管的热稳定性,本文利用耦合热阻表征发射极指间距变化对发射极指间热耦合作用的影响,得到了耦合热阻与发射极指间距之间的变化关系,提出了发射极非均匀指间距技术.通过热电反馈模型对采用发射极非均匀指间距技术的功率HBT进行热稳定性分析,得到了多发射极指上的温度分布.结果表明,多发射极HBT在采用非均匀发射极指间距技术后,峰值温度明显下降,温度变化幅度更加平缓,有效地提高了器件的热稳定性. 关键词： 异质结双极晶体管 耦合热阻 指间距     

集成滤光片型近红外光谱组件的时空域性能改善研究

提出针对线性渐变滤光片型近红外光谱组件的时空域性能改善方法,并通过研制微型化512×2元InGaAs光谱组件,结合多帧数据融合算法完成了实验验证.光谱通道采用基于多次测量的两列相邻光敏元动态组合实现,相比单个大光敏元作为光谱通道,可以改善探测器盲元引起的不良影响.波长标定和测试结果表明,该光谱组件在线性渐变滤光片的分辨...     

一种简便的近红外光谱标准化方法

针对目前近红外光谱分析中模型传递现有方法的局限性,文章介绍了一种简便的近红外光谱标准化方法,并构造了一种新的光谱标准化误差指标(spectra standard error,SSE)作为评价传递结果的指标。SSE为J₂和J₁的比值,这里,J₂表示同一样本在不同仪器上测得的谱线的距离,J₁表示目标机的不同样本相对中心谱线的平均距离。文章首先对不同光谱仪所测得的吸光度谱图进行多项式卷积平滑处理以去除基线,接着采用标准归一法以实现谱图的标准化,并采用多项式卷积滤波以去除噪声。为使SSE达到最小,在处理过程中可进行波长范围和卷积窗口宽度的优化。经过上述处理后的标准化谱图可用于光谱建模分析。该方法不需要预先获得大量样本,也不需要将同一样本在不同光谱仪上测得的谱图进行比较。针对一批汽油样本的试验结果表明,借助于此方法可使SSE从1.418下降至0.167,谱图标准化效果令人满意。