20 kHz扫频光学相干层析系统

研制了扫频光学相干层析技术(SS-OCT)系统.该系统基于快速扫频激光光源,将轴向扫描频率由原来时域光学相干层析技术(OCT)系统的500 Hz提高到20 kHz.采用了基于OCT系统本身的预标定方法,实现了波数空间的线性校正.针对扫频光源光谱的非高斯型分布,对干涉光谱实施了基于窗口函数的光谱整形.对于干涉光谱中的直流项和自相关项,除了采用平衡探测共模抑制外,还运用了减除平均值的软件处理方法.系统纵向分辨率14 μm,横向分辨率12 μm,在空气介质中的成像深度3.9 mm,利用研制的SS-OCT系统,成功实现了手指组织样品的快速OCT成像.     

傅里叶域锁模扫频光相干层析系统仿真

建立了基于傅里叶域锁模(FDML)扫频光相干层析(OCT)系统的数值模型,通过对FDML光源中的组件进行建模,利用分步傅里叶法求解非线性薛定谔方程,研究了滤波器带宽对光源强度噪声与相位噪声的影响。在此基础上对OCT成像过程中的信号进行了数值仿真,研究了光源噪声和成像系统中的色散失配对点扩散函数及其滚降特性的影响,获得了扫频光源中元件特性与OCT系统性能的直接关系。     

基于互相关运算的扫频光学相干层析成像延时校正算法

提出了一种扫频光学相干层析成像k-clock延时校正算法,该算法基于互相关运算,能够有效校正光源自带k-clock信号的延时。由于扫频光源的不稳定性、同步触发硬件的精度不足以及外界环境影响,扫频光源自带的kclock信号在重采样干涉信号时很可能与干涉信号之间有一个不确定的延时,导致系统分辨率下降。通过实验获得一个标准k-clock信号,然后利用互相关运算计算出需要校正的k-clock信号的延时。由计算出的延时,将kclock信号进行左右移动从而对其进行校正,再利用三次样条插值获得波数域等间隔的干涉信号。实验结果表明,该算法平均运行时间为0.18s,能够将系统分辨率提高18.2%,改善系统性能。     

基于波长编码的扫频光学相干内窥成像方法

提出了一种基于波长编码的扫频光学相干层析(SS-OCT)内窥成像方法,详细分析了该方法的工作原理,从理论分析上证明了其可行性.从系统时间脉冲响应和传递函数推导出系统干涉信号的数学表达式;模拟了简单样品的干涉信号,并给出Morlet小波分析的解码结果;讨论了系统的一些关键性能参数,如横向成像点数、成像分辨率、成像范围、成像速度等,指出系统横向分辨率和纵向分辨率相互制约,提高扫频光源的扫频范围是优化系统分辨率的有效方法.     

一种基于光纤AOTF的扫频光源

扫频光源是扫频光学相干层析（SSOCT）的关键器件。高质量的扫频光源可以提高系统的成像速度、分辨率和信噪比。该文采用光纤声光可调滤光器（FAOTF）、保偏半导体光放大器（PMBOA）、光纤隔离器和光纤耦合器搭建了环形腔结构的扫频光源,实验得到一种全光纤扫频光源,其扫频速率为100 kHz,扫频范围为119 nm(1 550.146 2~1 619.470 0 nm),单光谱3 dB带宽可达0.096 6 nm,平均输出功率12 mW。该扫频光源具有扫频范围广、速度快、相干性好等优点,在SSOCT系统中具有一定的实用价值。     

一种基于固定光程差干涉信号的光学相干层析成像光谱标定方法

提出了一种基于固定光程差干涉信号的光谱标定方法。在频域光学相干层析成像(OCT)系统中引入一个光程差为固定值的干涉信号,则每次采集的信号同时包含该固定光程差的干涉信号和样品的干涉信号,通过滤波的方式将该固定光程差的信号分离出来,再利用其相位实现对系统样品干涉信号的光谱标定。理论分析了该方法的可行性。在100kHz扫频光源OCT系统中,用反射镜作为样品在不同深度位置进行了光谱标定实验,获得了不同深度位置的点扩展函数和轴向分辨率,与利用光源clock触发采集的波数等间隔干涉信号处理结果对比,该方法具有更好的有效性。     

扫频谱分析仪关键参数解析

在使用频谱分析仪时合理地设置各个参数对取得准确的测量效果具有重要意义。本文在介绍扫频频谱分析仪原理的基础上,对扫频频谱分析仪的分辨率带宽、视频带宽、扫描时间等关键参数进行解析,从而使读者掌握各参数的最佳设置。     

对实际环境中新的通信信号进行实时频谱分析

1传统扫频频谱技术不能全面检定新一代无线标准 2.5G和3G无线通信系统采用各种复杂的扩频RF信号,改善网络性能、优化带宽利用率、扩大服务.新信号给传统扫频频谱分析仪带来了测量挑战,扫频频谱分析仪过去一直是检定无线设备使用的传统测量工具.     

频谱仪快速测定窄线宽激光器线宽

针对传统光谱仪和F-P 干涉仪分辨率不能满足窄线宽激光器线宽的测量要求, 基于延时自外差法搭建测试平台.设置频谱分析仪分辨率参数抑制噪声实验, 通过使用20 km 延时光纤、80 MHz声光移频器和50:50 光纤耦合器, 通过光电探测器实现光电转换并利用频谱分析仪分析测试信号.对频谱分析仪分辨带宽RBW 和视觉带宽VBW 以及扫频范围(Scan Range)进行优化设置, 在不降低测试灵敏度的情况下, 将重叠信号分辨开, 使其不会过多滤掉高频成分而失真并对线宽功率谱峰值进行洛伦兹曲线拟合.最后得到了1 550 nm 波长可调谐光纤激光器(1 520~1 570 nm)的线宽值约为161 kHz, 为频谱仪的参数优化设置及窄线宽激光器线宽标定提供了相关参考.     

用于扫频光源光学相干层析术的色散补偿法

在扫频光源光学相干层析术中,系统和样品中的 色散会影响大深度范围内成像分辨率的保持。本 文提出一种深度相关的色散补偿算法,用于精确补偿样品不同深度处的色散失配。其主要思 想是在干涉光 谱的频域中对样品图像按照不同深度进行分段,随后用基于抛物线法的迭代补偿法在每个深 度处对样品进 行色散补偿。该算法不需要对样品材料信息有预先了解,可在扫频光源光学相干层析系统得 到的光谱中原 位应用。通过在探测深度范围为5.720 mm的扫频光源光学相干层析系 统中对盖玻片堆、损伤KDP晶体 等不同样品进行的实验,证明该算法在全探测深度范围内都能有效提升纵向分辨率并使其接 近理论值,且对于不同种类的样品都有较好的适应性。     

光学相干层析系统色散的在线测量及补偿

针对光学相干层析(OCT)系统中迈克尔逊干涉仪两臂色散不匹配导致纵向分辨率的降低,提出了一种基于频域干涉及非线性曲线拟合的方法对干涉仪两臂色散差进行在线测量,根据测量结果在干涉仪一臂中加入非零色散位移光纤(NZDSF)对色散差进行补偿.实验结果表明,经过色散补偿后系统的纵向分辨率与理论值相符合,离体牙齿OCT图像的质量...     

Dynamic Spectrum Access with QoS and Interference Temperature Constraints

Spectrum is one of the most precious radio resources. With the increasing demand for wireless communication, efficiently using the spectrum resource has become an essential issue. With the Federal Communications Commission's (FCC) spectrum policy reform, secondary spectrum sharing has gained increasing interest. One of the policy reforms introduces the concept of an interference temperature - the total allowable interference in a spectral band. This means that secondary users can use different transmit powers as long as the sum of these power is less than the interference threshold. In this paper, we study two problems in secondary spectrum access with minimum signal to interference noise ratio (quality of service (QoS)) guarantee under an interference temperature constraint. First, when all the secondary links can be supported, a nonlinear optimization problem with the objective to maximize the total transmitting rate of the secondary users is formulated. The nonlinear optimization is solved efficiently using geometric programming techniques. The second problem we address is, when not all the secondary links can be supported with their QoS requirement, it is desirable to have the spectrum access opportunity proportional to the user priority if they belong to different priority classes. In this context, we formulate an operator problem which takes the priority issues into consideration. To solve this problem, first, we propose a centralized reduced complexity search algorithm to find the optimal solution. Then, in order to solve this problem distributively, we define a secondary spectrum sharing potential game. The Nash equilibria of this potential game are investigated. The efficiency of the Nash equilibria solutions are characterized. It is shown that distributed sequential play and an algorithm based on stochastic learning attain the equilibrium solutions. Finally, the performances are examined through simulations     

高分五号卫星GMI 大气CO2 反演方法

二氧化碳 (CO2) 是大气中重要的温室气体, 准确掌握大气 CO2 的含量及变化可为气候变化预测及环境决策 提供支持。为满足气候研究的需求, 卫星观测大气 CO2 柱平均干空气混合比 (XCO2) 的反演精度需优于 1%。搭载于 高分五号卫星上的大气主要温室气体监测仪 GMI (Greenhouse gases monitoring instrument) 采用新型的空间外差光谱 技术, 具有超高光谱分辨率。由于超分辨率卫星观测光谱面临着大气、地表和仪器的综合影响, 故根据 GMI 仪器特征 设计了针对性的反演方法, 通过光谱信息含量的分析, 构建出用于大气 CO2 反演的信息谱以及用于背景扣除的参考 谱, 以此重建观测数据和模拟数据, 并采用最优化估计法反演大气 XCO2。该方法具备缓变背景扣除功能, 可解决空间 外差干涉型光谱的大气 CO2 反演问题。利用该反演方法对 2018 年 8 月至 2019 年 3 月的 GMI 观测数据开展反演, 并 采用碳总量观测网 12 个站点的地面大气 CO2 测量结果进行验证。验证结果表明该反演方法可稳定实现 GMI 卫星观 测数据的反演, 且 GMI 大气 XCO2 反演精度为 0.67%, 优于 1% 的应用需求。     

多无人机辅助通信中用户匹配与频谱资源联合优化方法

针对多无人机作为空中基站为地面设备提供临时服务的动态频谱分配问题，主要考虑无人机与地面用户匹配、子信道分配和功率分配三个方面。为了保证用户通信的公平性，在考虑频谱复用和共信道干扰的情况下，以最大化地面用户最小传输速率为目标，提出了一种用户匹配与频谱资源联合优化算法来解决上述混合整数非线性优化问题，通过聚类算法优化无人机与地面用户的最佳匹配，通过块坐标下降法迭代优化子信道分配和功率分配。仿真实验分析表明，提出的求解方法可以有效提升用户的传输速率，保证用户通信公平性。     

大摆角摆臂式干涉仪非线性干涉信号光谱反演

为快速实现大摆角摆臂式干涉仪非线性干涉信号的光谱反演,通过分析大摆角摆臂式干涉仪的工作过程和干涉信号的非线性对光谱反演的影响,提出了基于非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)的光谱反演方法。该方法先利用核函数和卷积算法让非线性干涉信号线性化,然后对线性化的干涉信号进行快速傅立叶变换实现光谱反演。实验将光程差替换法和NUFFT算法分别应用于非线性干涉信号的光谱反演。结果表明:两者光谱反演精度相近,但NUFFT算法速度更高。     

高频雷达工作频率在线实时优化选择

根据中频带通采样雷达噪声频谱在线监测方法，实现环境噪声和外部干扰频谱在线监测。该文研究了在获得噪声频谱基础上，使用非线性优化方法获取雷达优质工作频率或频段，实现高频雷达工作频率在线实时优化选择。使用浙江舟山实验数据进行频率／频段在线寻优处理，为雷达选择优质工作频率或频段提供了依据，证明方法可行。     

利用ASTFT谱有效抑制WVD交叉项的方法

该文分析了Wigner-Ville Distribution (WVD)中自项与交叉项相互关系,提出了一种利用自适应短时傅里叶变换(ASTFT谱)有效抑制WVD交叉项的新方法。该方法首先对信号进行ASTFT得到信号的ASTFT谱图,以确定出信号分量在时频平面内的位置,然后将ASTFT谱作为窗函数对信号的WVD进行加窗处理,从而有效消除掉WVD中的交叉项,并保留WVD的高分辨率和能量聚集性等优良特性。最后通过实例验证了该方法的有效性。     

谱域OCT光谱分析及图像噪声消除方法

在谱域OCT系统中,成像过程存在原理性噪声以及系统暗噪声,影响了图像质量,造成图像信噪比降低,图像局部结构信息缺失,因此,对谱域OCT系统的干涉光谱成分和光谱噪声的形成机制进行分析,提出了针对干涉光谱解耦的噪声处理方法。对单层薄膜成像实验,得到了薄膜的二维层析图像,实验结果表明,噪声消除方法对薄膜的成像处理简单有效,能够显著提高图像质量。     

激光多普勒测速仪中的频谱分析技术

为了提高激光多普勒测速仪的测速精度,将频谱分析技术应用于多普勒信号的处理中,先对信号进行频谱细化,再对细化后的频谱进行校正。阐述了几种常见的频谱细化和频谱校正算法的基本原理,并对它们的频谱分析精度和运算量进行了比较。在Matlab平台上将它们应用于理想正弦信号进行仿真,比较了各种算法的优缺点,最后将频谱细化和频谱校正技术应用于实测多普勒信号的处理中。仿真和实验结果表明:频谱细化技术可以大大提高激光多普勒信号的频谱分辨率,频谱校正技术可以准确地校正多普勒频率,减小信号处理的误差。将其运用于激光多普勒测速仪中切实可行,为设计高精度的激光多普勒测速仪创造了条件。