基于DFB激光器四波混频效应的全光波长转换理论分析

对基于DFB激光器四波混频效应的全光波长转换进行了理论研究。利用泵浦光场、信号光场以及转换光场的耦合波方程,讨论了注入信号光功率、归一化光栅耦合系数对波长转换特性的影响。研究结果表明,小的归一化光栅耦合系数和小的注入信号光功率可以获得较高的转换效率,减小归一化光栅耦合系数可以增大激光器的闽值增益,使得转换信号得以放大而获得较高的转换效率。     

808nm和980nm半导体激光迭阵波长耦合技术

为提高半导体激光器输出光功率,可将多个半导体激光器输出光束耦合成一束激光直接输出或者由光纤耦合输出,以提高半导体激光源的亮度及光束质量.本文采用波长耦合技术进行激光合束,将两种不同波长的半导体激光束通过非相干技术经波长耦合器件耦合输出以实现大功率高效率输出.介绍了非相干耦合技术中波长耦合原理及关键技术,根据波长需要设计了耦合器件,并自行设计光学系统对光束进行扩束聚焦.实验将808 nm和980 nm两半导体激光迭阵光束通过上述技术进行合束, 最终实现了更高功率输出,耦合效率达70%,光斑大小为3 mm×3 mm,可满足将半导体激光器直接应用于熔覆、焊接等场合的要求.     

808nm980nm半导体激光迭阵波长耦合技术

随着半导体激光器在工业、军事、核能等领域的广泛应用,单个半导体激光迭阵的光功率已经不能满足实际需求,这就要求将多个半导体激光器耦合成一束激光,可直接输出或者由光纤耦合输出,以提高半导体光源亮度及光束质量。文章通过采用波长耦合技术进行激光合束,将两种不同波长的半导体激光束通过非相干技术经波长耦合器件耦合输出以实现大功率高效率输出,便于满足工业加工需要。介绍了非相干耦合技术中波长耦合原理及关键技术,根据波长需要设计耦合器件,并自行设计采用光学系统对光束进行扩束聚焦,通过实验将808nm和980nm两半导体激光迭阵光束通过此技术进行合束, 最终实现更高功率输出,耦合效率70%,光斑大小为3×3mm2,目前国内没有对此项技术进行研究。     

基于非线性光纤环镜的全光波长变换综述

介绍了非线性光纤环镜的基本原理,以及利用光束传输法对耦合非线性薛定谔方程组进行数值分析,研究并搭建了采用非线性光纤环境作为介质,实现波长变换的实验系统,经实验证明,非线性光纤环路境能够将2.5 G bit/s归零码光脉冲波长变换20 nm,也能同时实现两个波长的转换。     

水泥回转窑多点温度监测系统设计

水泥回转窑内温度测量是关系到水泥质量的关键问题.文中提出了利用AVR单片机控制光源,通过位移-光强度型光纤温度传感器的调制,带有温度信息的光信号耦合到LOG114芯片进行光电转换及放大,输出信号再由AVR单片机进行A/D转换,经数据分析,得到回转窑内部温度分布的方法.系统具有易安装、多点化、精度高、体积小等特点.     

纳秒声光调Q光纤激光器产生超连续谱

根据现有生成超连续谱方案的不足,搭建了一台全光纤结构的纳秒声光调Q激光器。该激光器中心波长为1 064.3nm,重复频率为20kHz,脉冲宽度为250ns;经过一级放大得到的输出功率为13.02 W。将信号光耦合进自行研制的高功率模场适配器(MFA),得到了10.7 W的信号光输出,耦合效率高达82.2%。将MFA与光子晶体光纤(PCF)熔接,得到了平均功率为5.43 W的超连续谱输出,光谱覆盖为900~1 700nm。由于实验采用的声光调制器(AOM)脉宽较宽,导致泵浦光峰值较低,非线性效应较弱,未能使超连续谱向可见光展宽。因此,建议采用较窄脉宽的AOM作为调Q元件来实现高峰值功率输出,以改善纳秒脉冲PCF产生的超连续谱特性。     

基于SiPM的高灵敏度大响应范围的弱光探测系统

为了满足在极低和较高光功率范围内对光信号的探测,提出了基于硅光电倍增管(SiPM)的弱光检测系统,该系统包含自动调节偏压电路、电流-电压转换电路、小信号放大电路和滤波电路。测量不同偏压下SiPM的输出与入射光信号之间的关系,实验结果显示,偏压对SiPM的输出有很大影响,不同偏压下,SiPM的探测能力和探测范围都不相同。此外,该系统对25 pW到1.75μW的光信号都有响应,能在极低和较高光功率范围内对光信号进行连续探测。     

用于点源透射比测试的光电探测装置设计及检测

采用点源透射比法可以对空间光学仪器的杂散光抑制能力进行测试。设计了一套光电探测装置来解决点源透射比测试中宽动态探测范围和微弱信号探测的难题,并搭建一套检测设备对该探测装置的探测动态范围、微弱信号探测能力进行了检测。光电探测装置采用硅光二极管作为光电转换器件,采用增益分级可调的前置放大电路将硅光二极管的光电流转为电压信号并放大输出。使用单色功率为1 W的RGB三光合一激光器作为光源,选择大量程减光片进行减光,搭建检测设备对光电探测装置相关指标进行检测。分别采用蓝、绿、红光激光器作为光源进行了探测实验,实验结果表明,光电探测装置探测动态范围达到10~(10),弱光探测辐照度为1.74×10~(-7)W/m~2,满足探测动态范围1010,弱光探测阈值10~(-7)W/m~2要求。该套光电探测装置能够满足星敏感器等空间光学仪器的点源透射比法杂散光系数测试要求。     

应用CWDM实现FBG传感解调的研究

本文利用粗波分复用器（CWDM）的传输特性与波长的关系，提出了一种FBG传感解调方法并建立了实验系统。通过理论分析计算，得出系统的输入／输出之间的关系，并进行了实验验证。系统的波长解调范围为4nm左右，在没有进行光功率补偿的情况下，根据实验数据的分析计算，方差最差的情况下σmax=4pm。本系统在对分辨率要求不高的工程实际中的动态解调有着广泛的应用前景。     

基于PIC18F66的滤光片颜色特性检测仪设计

设计一个基于微控制器PIC18F66的滤光片颜色特性的检测仪。采用高灵敏度CCD ILX554B作为光电耦合器件,光源发出的光经过待测物体,由分光光栅色散后经光电耦合器件CCD ILX554B转换为模拟电信号。采用EPM7064对CCD ILX554B提供驱动时序,CCD ILX554B输出的模拟信号经过LTC2393-16进行A/D转换,采集后的数据由微控制器PIC18F66经串口传送到上位机处理。     

基于光敏耦合定时器的压频转换器的实现

研制了基于定时器的压频转换器, 电路主要由工作于非稳态多谐振荡器模式下的定时器LM555和两个光敏电阻构成. 由于数字存储振荡器测得的定时器输出波频率与所施加的输入电压基本呈线性比例关系, 所研制的转换器为类数字输出, 因此具有线性输入/输出关系、 体积小、 易携带和高性价比等优点. 此外, 定时器输出波可以直接与PC机、 微处理器或微控制器相连, 不需要模/数转换器就能完成对输入电压信号的进一步处理.     

基于DSP和FPGA提高增量式光电编码器精度的研究

研究一种基于数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）增量式光电编码器精度提高的方法。首先分别对低精度（500puls/r）和高精度（2 500puls/r）的增量式光电编码器的原始输出信号进行滤波和电平转换处理,然后将低精度光电编码器和DSP输出的采样脉冲信号输入到FP-GA中,通过数字时间转换（TDC）方法测出2个脉冲信号之间的时间差值（误差为0.67ns）,将时间差值利用数据总线实时送入到DSP中进行算法处理,得出采样处的位置,并与输入到DSP中的高精度光电编码器位置进行比较,分析表明精度提高了5倍。     

桥式起重机模型挠度的光纤Bragg光栅试验研究

研制了1种利用光纤Bragg光栅对桥式起重机主梁挠度的实时在线监测模型。光纤Bragg光栅均匀粘贴于桥式起重机主梁,通过输入输出光纤与信号处理装置光连接。小车在主梁上吊挂后使主梁产生挠度,主梁作用粘贴其下表面的光纤Bragg光栅产生应变,即传感光栅的Bragg波长产生移位。利用解调仪得到的光纤Bragg光栅中心波长的移位值,反复计算挠度值,实现波长与挠度的对应关系。     

光谱吸收型光纤多气体传感系统

基于气体的近红外吸收机理，研究了一种可以检测多种气体的全光纤传感方法，采用光纤光栅波分复用技术．通过光纤光栅和压电陶瓷（PZT）对宽带光源LED进行波长调制，获得与相应气体吸收峰相对应的窄带反射出射光，检测二次谐波，实现对多种气体的较高灵敏度测量。利用二次谐波与光纤光栅透射光强的比值来消除光路干扰。建立了谐波检测的数学模型，进行了光纤C2H2和CO气体测量系统的实验研究。     

Sliding mode current control of a NOCULL converter based on hysteresis modulation method in a wide range of operating conditions

This study presents a novel control scheme for voltage regulation of a negative output cascade ultra-lift Luo converter (NOCULLC). Due to the complicated high order model of the converter, its performance is degraded against large load variations, input voltage changes and parametric uncertainties. In order to enhance the converter behavior, a PI compensator and a sliding mode current controller are combined to control the fourth order NOCULLC worked in a wide range of operating conditions. Because of the non-minimum phase structure of the converter, the output voltage of the converter is indirectly regulated by enforcing the input inductor current to track its reference signal. The sliding mode current controller improves the dynamic and static performances of the converter by minimizing the inrush current of the input inductor of the converter and also, the PI controller eliminates the steady state error of the output voltage of the converter. The closed loop system stability is demonstrated by using sliding mode theory. Furthermore, this paper proposes a systematic procedure to compute the gains of the controller based on the stability constraints which guarantees robustness of the developed controller. The experimental results show the robustness and effectiveness of the proposed controller against parametric variations and uncertainties of the converter. Also, a comprehensive comparison of the general aspects of the properties between the developed method and other existed controllers is provided.     

双光路信号段交替合成压缩加密系统研究

介绍了一种光信号时域压缩的双光路信号段切换处理方法,在全光系统中实现了光信号分段切换,避免电子系统中存在的抗电磁干扰能力差等固有缺陷。红激光差拍干涉形成的移动干涉条纹等间隔匀速擦除由紫外光差拍干涉形成的移动光腔。通过调整系统参数,使两光波导之间写入光栅和擦除光条纹的移动速度分别相同,实现在同一时刻,两光波导对应位置的擦除红光明暗条纹分布相反,使得双路输入光信号被压缩切换到一路光信号输出,从而实现光信号的分段切换,可用于置乱加密等信号处理装置。     

三镜直腔结构MgO∶PPLN高效连续光参量振荡器

为了优化MgO:PPLN连续光参量振荡器(OPO)的输出特性,对三镜直腔结构的内腔式OPO系统进行腔结构设计,对其同时输出高效的信号光和闲频光进行研究。采用半导体激光端面抽运Nd:YVO4晶体实现连续的1064 nm激光为基频光。对比分析了基频激光腔和OPO腔各腔镜分别采用平面镜或平凹镜的三种腔型结构的激光输出特性。基于30.5 μm的极化周期和12.4 W入射抽运功率时,获得了最高输出功率3.92 W（信号光2.6 W和闲频光1.32 W）,转化效率31.6%的激光输出,对应的信号光和闲频光的中心波长分别为1549 nm和3394 nm。结果表明三个腔镜均采用平凹镜时,可有效的压缩基频激光腔在MgO:PPLN晶体上的光斑,提升基频激光的功率密度,而且基频激光腔和OPO腔的基模光斑在MgO:PPLN晶体上更好的匹配,从而提升变频效率。     

电压—频率转换电路的动态特性分析及求解

在测量与仪表技术领域 ,V/F转换器作为一种信号变换和处理技术 ,应用日益广泛。从V/F转换器内部工作原理出发 ,分析了V/F转换电路的动态特性 ,提出了能说明V/F转换过程快慢程度的一个动态参数概念 ,即转换时间 ,并求解出普遍有效的一般表达式。V/F转换器的动态转换过程主要由两步组成 ,一是恒定脉宽的单脉冲输出 ,二是单稳态复位状态 ,这两种状态交替工作控制输入积分比较器的积分工作状态 ,得到频率大小与输入直流电压成比例的脉冲输出信号从而实现V/F。转换当设在任意时刻输入电压发生突变时 ,可用阶跃函数来描述此变化 ,定义转换时间Tc为跳变时刻至达到稳定脉冲输出的时间 ,则此时间成为描述V/F动态转换过程的一个具体的动态参数。求解出的Tc具有普遍有效性 ,并从中能清楚地看出V/F的动态响应特性不仅与输入电压新的数值有关 ,而且还与输入原初始状态、跳变时刻有关 ,与模拟输入输出系统有一定的差别     

基于光电耦合器的智能仪器I／O接口电路设计

在自动化测控系统中,通常有一些开关控制量从仪器输出到控制回路中,而控制回路也有一些被测量输入到仪器中来。光电耦合器是以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递的光电子器件,输入端与输出端完全实现了电气隔离,信号传输具有单向性,抗干扰能力强,传输效率高。因此光电隔离式I/O接口电路在智能仪器的输入/输出通道中得到了广泛应用。     

全交叉光互连网络的路由选择与控制

为了解决全交叉光互连网络中光信号路由的选择和控制问题,提出和设计了基于矩阵运算的路由算法。首先,根据全交叉网络的链路函数和连接规则,得到光信号变换矩阵,将光互连网络对信号的传输与处理等效为对输入信号阵列的矩阵运算,建立输入/输出信号间的关系;接着,根据输入输出信号阵列确定各级节点的开关状态;最终,完成信号光的路由判断和控制。分析和讨论表明:该算法不仅解决了8×8全交叉网络的路由控制问题,而且对全混洗、榕树网等规则互连网络也具有良好的移植性和兼容性,且稳定性高、操作性强、易扩容,能够满足16×16、32×32、64×64等大端口光互连网络的路由确定和控制。