Dissymmetrical 3×3 Coupled Optical Accelerometer

Without adding feedback to modulate light path system, the dissymmetrical 3 × 3 coupled optical accelerometer reduces the complexity of the design of light path system. Experiments prove that it can attain good demodulation effects. As carrier is not needed in this system, the frequency range of input signal is diminished so as to decrease the sampling frequency of accelerometer. This makes for the system on programmable chip（SOPC） design of digital demodulating system. The upper limit of accelerometer working frequency can reach 3 500 Hz. But affected by the inherent frequency of sensitive components, its working frequency is 10 Hz-1 000 Hz, and the sensitivity is 8. 718 0 V/（m @ s^-2）. This accelerometer can detect the dynamic range of acceleration signal real-timely, steadily and accurately, solving the dissymmetrical problem of light path caused by circumstances and the complexity of process.     

Dissymmetrical 3×3 Coupled Optical Accelerometer

Without adding feedback to modulate light path system, the dissymmetrical 3×3 coupled optical accelerometer reduces the complexity of the design of light path system. Experiments prove that it can attain good demodulation effects. As carrier is not needed in this system, the frequency range of input signal is diminished so as to decrease the sampling frequency of accelerometer. This makes for the system on programmable chip(SOPC) design of digital demodulating system. The upper limit of accelerometer working frequency can reach 3 500 Hz. But affected by the inherent frequency of sensitive components, its working frequency is 10 Hz～1 000 Hz, and the sensitivity is 8.718 0 V/(m·s-2). This accelerometer can detect the dynamic range of acceleration signal real-timely, steadily and accurately, solving the dissymmetrical problem of light path caused by circumstances and the complexity of process.     

基于FOCT的3×3光纤耦合器相位差测量

提出了一种基于全光纤电流传感器的33光纤耦合器相位差测量方法.根据萨格奈克干涉仪的原理得到电流传感器的预测响应与耦合器端口之间相位差及干涉对比度这两个参数的关系.通过比较光纤电流传感器的实际测量响应和不同组参数的预测响应之间的误差平方和建立目标函数,并利用优化算法获得使误差函数最小的一组光纤耦合器相位差和对比度参数.采用该方法对一商用33光纤耦合器进行了实验研究,实验结果与理论估计基本吻合.     

基于非对称3×3耦合器的光纤相位解调研究

为了解决3×3耦合器相位解调中,输出的3路信号分光比不均匀和相位差不能严格满足120°的非对称问题,采用了一种新型的3×3耦合器解调方案,并进行了理论分析和实验验证。利用均值算法对输出的任意两路信号分别进行预处理,压缩原始3路输出信号之间的功率与相位的偏差,使经过矫正后新的3路信号近似为对称状态输出。根据仿真与实验的结果,分析了耦合器输出的对称性条件和新型解调方案的抗噪声能力。结果表明,该新型解调方案可以有效矫正3×3耦合器3路输出信号的非对称性,新方案的噪声水平约为10-4mW,信噪比约为50dB, 与传统的解调方案相比,可以得到准确度与信噪比更高的待测信号。这一结果对光纤相位解调领域有很好的指导作用,加速了光纤传感技术的实用化进程。     

基于3×3耦合器的光纤陀螺信号解调算法

采用3×3耦合器构成非互易结构的开环光纤陀螺,具有灵敏度高、测量范围大等优点.信号检测在光纤陀螺系统中占有非常重要的地位,其解调精度的大小直接影响光纤陀螺的分辨率.根据使用3×3耦合器的开环光纤陀螺输出信号模型的特点,采用一种新的信号解调算法,可以准确解调任意动态范围的输入,克服在工作点附近灵敏度低的缺点,改善被测信号的精度.实验结果表明,算法能快速、准确解调被测物理量.     

基于3×3耦合器的Sagnac型光纤电流传感器结构

提出了一种新的Sagnac干涉型光纤电流传感器结构。利用Faraday效应的非互易性,采用一个3×3光纤耦合器实现相位偏置。利用散射矩阵分析了耦合器的输出特性,建立了干涉仪输出信号的数学模型,对耦合器性能对干涉仪灵敏度的影响进行了理论分析,得到了耦合器的最佳耦合比。     

光纤干涉信号的3×3耦合器解调及偏振衰落分析

建立了基于3×3耦合器的光纤Mach-Zehnder(MZ)干涉型传感系统.在对3×3耦合器信号解调方案进行了推导和分析后,对干涉信号中偏振衰落现象进行了理论分析和实验研究,并指出了它对3×3耦合器信号解调方案的影响.针对偏振衰落现象的特点,提出了消除这一问题的方案,实现了干涉仪信号的无偏振衰落输出.     

基于3×3耦合器的光纤光栅激光传感系统波长解调方案的改进

采用3×3耦合器的光纤光栅激光传感系统(FBGLS)的波长解调结果依赖于3×3耦合器的物理特性,解调结果会因3×3耦合器三路输出的直流项、干涉条纹可见度和相位差参数的不稳定而发生一定程度的失真.理论推导给出了标定参数的方法并实现了计算机编程,能够在较大信号时实时给出标定结果,同时给出了相应的解调方案.计算机模拟发现采用上述方法消除了由3×3耦合器三路输出的参数不稳定带来的谐波,实验中解调结果的对比表明该方法带来一定程度的改善,和标准参考传感器测量结果有很高的相关性,此外基于该解调方案的光纤光栅激光传感系统具有较高的分辨率、动态范围和线性度.     

基于3×3耦合器的光纤水听器时分复用系统的光强补偿方法

提出一种在光纤水听器时分复用系统中以3×3耦合器作为匹配干涉仪的光强补偿方案,光纤水听器仍为2×2耦合器结构。该方案以时分复用中的非干涉脉冲作参考光强,通过对3×3耦合器两路输出进行简单数学运算并结合数字反正切技术实现信号解调,光强波动和耦合器分光比变化导致的信号畸变得到有效抑制。算法不需要载波调制,可实现光纤水听器近似等臂干涉,有利于降低系统相位噪声。算法的运算量小且适用于一般的非对称3×3耦合器,解调动态范围大。利用该方案实现了8路光纤水听器时分复用实验系统,在光功率变化约10%时,光强补偿方法可将总谐波失真平均值降低30dB,系统噪声本底在信号频率为1kHz时小于30μrad/Hz1/2。     

新型低损耗1×3光分路器的优化设计

针对传统Y分支光分路器损耗较大的缺陷,采用直锥形波导代替传统的直波导来减小器件的尺寸,并且采用激模波导结构设计1×3分支波导.设计中,利用辐射模和本征基模的叠加来修正光波场,通过改善模匹配来降低分支耦合损耗,并通过对对称输出弯曲分支波导的优化来降低弯曲损耗,最后在1×3光分路器中的两弯曲波导的输入端加入过渡锥形波导来降低损耗和优化分路器的输出均匀性,并用有限差分光束传播法对该1×3分支波导进行数值模拟.模拟结果表明,该结构具有均匀性好、器件尺寸小、损耗小和结构简单等优点,有利于器件的进一步集成.     

光纤水听器时分复用系统通过3×3耦合器信号解调的一种新算法

提出了在光纤水听器时分复用系统中采用3×3耦合器解调信号的一种新算法。在该方案中,光纤水听器仍为2×2耦合器结构,3×3耦合器作为匹配干涉仪,利用其三路输出的线性组合和数字反正切技术实现信号解调,解调中使用的参数通过奇异值分解和椭圆拟合得到。该方案不需要载波调制,可实现光纤水听器近似等臂干涉,有利于抑制系统相位噪声。算法的运算量小且适用于一般的非对称3×3耦合器,解调的动态范围很大。最终利用该方案实现了两路光纤水听器时分复用的实验系统,在1 kHz时,系统的噪声本底为31μrad/Hz,动态范围超过125 dB,串扰小于64 dB。     

球聚焦型3×1光纤熔锥耦合器的研究

以线性耦合波方程为基础,采用散射矩阵的方法讨论了等三角分布的熔锥型3×1光纤耦合器,并用射线理论分析了球聚焦透镜光纤的端面效应。将未封装的3×3熔锥光纤耦合器在束腰处切断,并将锥端面熔成聚焦球端,利用光信号在光纤锥形区和球聚焦透镜中特有的传输和耦合特性,实现了光纤的耦合、连接和分束。结果表明:采用该方法耦合效率可达70%左右。同时大大增加了耦合系统的失调容差,降低了调试和封装的难度,因而有着广泛的实际应用价值。     

3×4矩阵变换器新型调制策略的研究

3×4矩阵变换器具有优良的带不平衡负载能力,针对该矩阵控制算法非常复杂,控制难度大的缺点,采用直接检测输入输出侧的电压与电流信号的方法,简化了常规的第N相占空比计算、虚拟逆变、虚拟整流的SVPWM调制策略,达到谐波及脉动成分小,线电压扇区判断及占空比计算准确的目的。通过仿真验证了该系统可输出较为理想的三相对中性线的对称波形,具有速度快、稳定性好、精度高等优点。     

基于3×3耦合器的纳米级位移测量方法研究

提出了一种基于3×3耦合器的小型化单光栅纳米位移测量方法。基于激光多普勒效应与光纤耦合器散射矩阵理论,首次将3×3耦合器与计量光栅相结合,设计了一种对称式光路结构,利用所提出的新型相位解调算法实现纳米级精度的位移测量。方法具有结构简单、调节方便、对波长变化不敏感和能有效抑制空气扰动等特点,从而使得系统具有良好的稳定性。实验结果显示,3×3耦合器三路输出信号两-两产生的李萨育图形平滑清晰,相位差保持在120°左右,说明本方法具有较好的测量稳定性。数值仿真与理论分析具有较好的一致性,在同时存在相位和幅值误差的情况下可以实现8nm的测量精度。     

MP3解码器的SOPC实现

简单的介绍了MP3的解码原理,并应用SOPC技术构建快速合适的硬件系统,以Altera公司的NiosII软核处理器作为控制及解码单元来完成MP3解码器的设计。对MP3解码器中主要算法模块做了优化和改进,用Verilog语言来实现MP3解码器的RTL设计,并在DE2-70开发板上得到了实时验证,达到了较好的优化效果。     

UP3板在SOPC嵌入式系统教学实验中的应用

FPGA的可编程片上系统（SOPC）在嵌入式系统的实现中已得到越来越广泛的应用。本文首先概要地介绍基于Nios Ⅱ软核处理器的SOPC嵌入式系统构建及其硬软件协同设计流程,并给出了一个设计实例。在此基础上,从强化工科学生专业综合素养和提高实践能力出发,在基础实验、课程设计和课外项目训练三个不同层次上对以Altera UP3板为实验平台的SOPC嵌入式系统课程实验教学进行了探讨。     

IP×4、IP×5防水能力试验方法分析

该文主要谈论的是标准GB/T 4208中防护等级能力为IP×4、IP×5时,对标准中的试验要求与条件展开分析,提出在测试过程中存在的多种测试方式现象。并通过实例验证在使用摆管与喷嘴试验装置测试过程中,模拟试品与试验装置在喷射角度、喷射方向、喷射距离、喷嘴位置以及人为手持控制喷嘴装置不同时,根据多种不同测试方式进水前后的质量偏差结果进行分析,提出造成进水质量偏差差异值的原因。     

Optical implementation of a polarization-independent bidirectional 3 × 3 optical switch

Based on the important role of optical switching in all-optical communications, a novel 3 × 3 optical switch is proposed using Phase Spatial Light Modulators (PSLM), Polarizing Beam-Splitters (PBS), mirrors, and Quarter-Wave Plates (QWP). This new configuration of optical switch has the advantages of being compact in structure, efficient in performance, and insensitive to polarization of the signal beam. Moreover, the functions of the 3 × 3 optical switch have been implemented bidirectionally in free-space. According to the routing-state table of the polarization-independent 3 × 3 optical switch, its operational processes are analyzed, and the results show that the experimental module of the 3 × 3 optical switch can connect an arbitrary output port to any input port beams. Simultaneously, the module is scalable to large array sizes and has the capability of reconfiguration. Therefore, it should be helpful in the design of a large-scale switching matrix.