用于宽带偏振无关耦合器的双芯光子晶体光纤

提出一种可用于宽带偏振无关光定向耦合器的新型双芯光子晶体光纤(PCF),利用全矢量有限元方法分析了光纤结构参数对其光学特性的影响,得到了一组优化的双芯PCF结构参数,满足易于制作、易于接续和接续损耗低等应用要求,在此基础上对光纤结构进行了改进,进一步降低了制作难度,基于该光纤可以设计出在1.26～1.625μm范围内分光比误差小于1%、两偏振态分光比误差小于0.2%的50:50耦合器,并在现有实验条件下,试制了近似结构的双芯PCF。     

共相位望远镜阵列的光束耦合问题研究

研究了共相位望远镜阵列的两种重要光束耦合误差——光瞳面平移(piston)误差和光瞳面倾斜(tilt)误差。设piston误差和tilt误差都服从均值为零但标准差待定的正态分布,根据中心点亮度判据,通过迭代方法计算了piston误差和tilt误差所允许的最大标准差,揭示了这两类光束耦合误差所允许的最大标准差与子望远镜个数和遮光比的关系。Piston误差所允许的最大标准差与子望远镜的遮光比无关,但随着子望远镜个数不断增加,在0.11λ～0.08λ范围内缓慢减小。Tilt误差所允许的的最大标准差在子望远镜出瞳大小已知的情况下,随遮光比不断增加而逐渐减小,而与子望远镜个数无明显的相关性。     

马赫-曾德尔分布式光纤周界防范系统定位算法研究

基于光纤马赫-曾德尔(M-Z)干涉技术对周界防范系统进行了研究设计。采用改进的双光纤M-Z干涉相位检测技术与互相关算法相结合的方案进行信号提取。详细介绍了互相关算法在系统定位方面的应用,并通过实验证实其可行性。对两路经过不同延时的相同信号进行互相关运算,通过峰值位置可准确得到延时时间差。系统的定位精度与采样频率有直接关系,在采样率为20MHz时,理论上的定位精度可达10.22m。提出了一种分段数据处理方法,该方法可以在保证高采样率带来的高定位精度的基础上降低算法的运算量。实验结果表明,运算速度比传统方法提高约8倍。     

非视距大气散射光通信最优化链路分析与设计

提出平均散射相函数,更为准确地反映了云滴粒子的角散射强度分布特性;基于概率论和随机迁移理论,以马尔可夫数据链的形式建立多次散射随机分析模型,借助蒙特卡罗仿真得到给定通信几何构架下的非视距大气光散射链路路径损耗特性;针对大气链路中有无云存在两种实际,从大气气溶胶散射和云散射两个方面分析非视距大气光散射链路的最优化通信构架设计;通过模型仿真结果与实地实验数据的对比验证了分析的合理性。结论与波长相关,实验及仿真均采用808nm波长的激光二极管(LD)作为光源。     

低重复频率全正色散脉冲光纤激光器的三种锁模状态

研究了一种基于半导体可饱和吸收镜（SESAM）锁模的线性腔掺镱光纤激光器,其工作在全正色散区域。实验中通过调节偏振控制器和抽运功率,观察到三种不同的锁模状态。除了相同的重复频率（基频435.6 kHz）,三种锁模状态的光谱、脉冲形状以及随抽运功率变化的演化过程均具有较大差异,其中状态一具有对称加宽的类高斯形光谱;状态二具有非对称加宽的平顶光谱;状态三的脉冲宽度随抽运功率增加急剧增大,脉冲特性类似于耗散孤子,但光谱与之不同。     

基于涡旋光源和相位优化的中继镜系统上行链路光束传输缩比实验研究

激光中继镜技术是一项备受各方瞩目的新型系统作战概念。光束在上行链路传输过程中,接收望远镜的截断和次镜的阻挡导致了严重的能量损耗,降低了中继镜系统的性能。涡旋光源和相位优化是提升激光中继镜系统上行链路能量效率的有效方法之一。以光源口径为1.2 m,上行传输距离为30 km,上行接收望远镜外径为1.2 m,内径为0.24 m的中继镜系统为原型,搭建了相同菲涅耳数的中继镜系统光束上行传输缩比实验装置,通过液晶空间光调制器反射调制NdYVO4光源的方法产生涡旋光源,并由随机并行梯度下降算法优化涡旋光源相位分布,开展了中继镜系统上行链路光束传输缩比实验研究。实验结果表明,通过采用涡旋光源和相位优化,中继镜系统上行链路能量效率得到了显著提高,由71.89％提升至91.59％。     

径向偏振光束经三角形点阵列板衍射的偏振奇点

根据夫琅禾费衍射积分公式推导出径向偏振光束通过三角形点阵列板(TMP)衍射后的传输表达式,通过理论计算模拟并进行实验验证,得到衍射场光强分布图,衍射场光强成周期性排列。并用复Stokes场来分析径向偏振光束衍射场偏振奇点的变化规律。结果表明,衍射场的光强分布随着三角形点阵列板N值的改变而改变,偏振奇点的数目随着三角形点阵列板的N值的增大而增多。另外,光束参数(波长和光束束宽)、传输距离和三角形点阵列板的参数(三角板边长)均对偏振奇点的位置产生影响。改变三角形点阵列板的N值,伴随有偏振奇点的产生和湮灭现象。     

大口径快速生长KDP晶体三倍频性能研究

主要研究大口径KDP晶体的高强度三倍频性能。采用正交偏振干涉法测量了晶体的光轴均匀性分布,并在神光III原型装置上利用快速生长二倍频晶体开展了高强度三倍频实验,验证了折射率均匀性分布对三倍频效率和近场的影响。实验结果表明,大口径快速生长KDP晶体的三倍频性能基本上满足神光III装置的要求,但快速生长晶体的受激拉曼散射增益系数和激光损伤阈值等性能仍有待进一步考核。     

利用激光脉冲飞行时间测量货车车厢体积

介绍了利用激光脉冲飞行时间测距技术测量货车车厢体积的技术方案。通过该方法,可以准确地把2~6轴货车的车厢体积从货车体积中分离出来并计算得到。通过所采用的三阶高度矩算法此算法来源于数字图像处理边缘检测中的三阶灰度矩,对于各种车轴的货车,都可以精确地去除车头和车底货架并计算出车厢体积,而且针对台阶状的6轴车,台阶点的位置和车厢体积也能准确地获得。此外,所介绍的货车截面数据翻摺拼合技术激光扫描测距仪的数量可以减少到2台。该测试方式已应用到货车厢体积测量的实际工程中,通过大量实际货车数据验证,它能很好地计算出货车厢的体积。     

液晶光子晶体光纤电场传感的模式特性

光子晶体光纤(PCF)的导光特性可通过改变空气孔的结构参数(孔径、间距和排列方式)、材料填充等方法进行调节。由于自身具有电可调性,液晶作为PCF的填充材料具有很大的研究价值,可以用于制作电可调PCF。利用有限元法分析了液晶(E7)填充的光子晶体光纤的基模有效折射率、有效模场面积等参量随占空比、外电场的变化关系,得到了不同占空比下基模的截止电压和一定电压下基模的截止波长。结果表明光子晶体光纤的电压可调范围随占空比增大而增大;占空比一定时,电压越大,波长可调范围越小。这种液晶填充的光子晶体光纤可以应用于电场传感等领域。