基于电压补偿的弹光调制器稳定性控制方法研究

弹光调制器是由各向同性的弹光晶体和压电晶体组成的热机电耦合器件,其谐振频率随温度变化存在严重漂移,导致弹光调制器工作不稳定。为了实现弹光调制干涉信号的相位延迟量沿正弦规律变化,有必要对影响弹光调制干涉仪的稳定因素进行分析与控制。针对此问题,在建立弹光调制器振动模型和频率温漂模型的基础上,提出了基于数字锁相技术的驱动电压自调节方法。在该方法中,根据弹光调制干涉信号的四倍频与二倍频的比值,基于FPGA调节DDS输出方波信号的占空比以稳定弹光调制干涉信号的相位延迟量。实验结果表明,驱动电压自调节时的相位延迟量变化幅度为0.6%,电压一定时相位延迟量幅度下降了15.6%,证明该方法有效的稳定了相位延迟量,从而提高了弹光调制器的稳定性和调制效率。     

快轴可调弹光调制器闭环稳定控制研究

快轴可调弹光调制器（FaaPEM）不仅具有调制频率高、通光孔径大、抗震性能好等优势,同时还弥补了传统弹光调制器相位延迟量和快轴方位角无法灵活调节的不足,在偏振调制以及偏振测量中发挥着重要的作用,FaaPEM是由两个压电驱动器和弹光晶体构成的谐振型光机电器件,在高压谐振状态下,因其自身的温度升高会导致弹光晶体谐振频率与驱动电压的频率不匹配,极大地影响了对于入射光的调制效率。为了确保FaaPEM在工作时的调制能力和稳定性达到最优效果,开展了FaaPEM的稳定闭环控制研究,提出了基于调制信号跟踪和相位调节的闭环驱动控制方法 ,并对FaaPEM稳定性进行了测试。测试结果表明：该系统加载反馈控制后,半波状态下稳定度达到4.18%,四分之一波状态下稳定度达到3.43%。     

双弹光调制器动态耦合及控制的一种新方法

针对双弹光调制器(PEM)中各调制器本征频率差异及其随温度变化造成的调制效率降低问题,提出了基于中心频率控制的解决方案。首先,建立了PEM机械特性等效电路,分析了驱动电压、驱动频率和谐振频率的动态耦合关系,确定了大光程差条件下驱动信号加载方法;其次,结合不同谐振频率PEM的幅频、相频特性曲线,提出了基于中心频率的双PEM控制方法;最后,采用数字频率合成(DDS)技术和数字锁相环(DPLL)技术对双PEM进行驱动及谐振频率漂移跟踪,使各PEM处于同频同相状态。实验结果表明,本文控制方法能够使双PEM调制光程差达到单个PEM的2倍,达到1 080μm。     

双弹光调制器动态耦合及控制的一种新方法

针对双弹光调制器(PEM)中各调制器本征频率差异 及其随温度变化造成的调制效率降低问题,提出 了基于中心频率控制的解决方案。首先,建立了PEM机械特性等效电路,分析了驱 动电压、驱 动频率和谐振频率的动态耦合关系,确定了大光程差条件下驱动信号加载方法;其次,结合 不同谐振 频率PEM的幅频、相频特性曲线,提出了基于中心频率的双PEM控制方法;最后,采用 数字频率合成(DDS)技术和数字锁相环(DPLL)技术对双PEM进行驱动及谐振频率漂移跟踪,使 各PE M处于同频同相状态。实验结果表明,本文控制方法能够使双PEM调制光程差达 到单个PEM的2倍,达到1080μm。     

光弹调制器研究综述及原理验证

光弹调制器是一种基于压电效应和光弹效应的光学调制器件.光弹调制器采用共振工作模式,具有调制频率高,灵敏度高,调制波段宽(紫外～远红外)等特点,可广泛应用于半导体、新材料、生命科学及航天军工等高新技术领域.该文首先阐述了光弹调制器的基本工作原理,包括压电效应、光弹效应等;其次介绍了光弹调制器的结构和重要参数,并分析了不同...     

弹光调制干涉具热动态模型及频率漂移的研究

为了解决弹光调制干涉具中因高频振动产生的热量引起的谐振频率漂移问题,根据相似与模化理论,建立了弹光调制干涉具热动态模型,得到了弹光调制干涉具中干涉具谐振频率、干涉具温度和外界驱动信号之间的非线性函数关系,并最终推导出了反馈电流和反馈电流相对于驱动电压的相位的关系、干涉具中温度随时间的变化率和谐振频率随时间的变化率方程,以及得出了干涉具热动态模型的频率稳定状态方程。结果表明,根据热反馈机制,必须采用锁相跟踪原理,时刻保持驱动频率与干涉具谐振频率一致,才能保证干涉具工作的稳定性。     

光弹调制器的振动分析与实验

研究了长度伸缩振动的光弹调制器的工作原理并进行振动分析。各向异性的压电石英在驱动电压下振动,当驱动方波信号频率与两块晶体的本征频率相匹配时,与压电石英用硅橡胶柔性连接的熔融石英随之共振,在两块晶体中传播的是同频率的纵驻波,光弹调制器整体作一维长度伸缩振动。将光弹调制器的振动等效为有阻尼的弹簧-质量块系统进行理论推导,得出振幅表达式,振动位移与驱动电压和光弹调制器的品质因数Q值成正比。最后通过有限元仿真与测振实验测量自制的光弹调制器的振动特性来验证推导的正确性。     

液晶空间光调制器相移特性研究

根据计算全息原理和傅立叶变换的位移原理,将液晶显示器作为光学显示元件,通过适当改变显示在液晶显示器上的计算全息图的编码,对液晶空间光调制器进行相移特性系统研究。实验测量表明液晶空间光调制器相移系统具有很高的精确性、可重复性和稳定性,并验证相移系统在同轴数字全息中使用的可行性。     

基于最优化方法的光弹调制器光学模型验证

基于光弹调制器(PEM)的高速椭偏测量法具有测量速度快,灵敏度高的优势,目前已被广泛应用于半导体、显示器和军工等领域。现有PEM光学模型验证方法大多采用谐波分量提取法,但其受系统偏差影响较大。该文提出一种基于最优化方法——PEM光学模型验证法,该方法将椭偏测量过程转化成最优化问题进行求解,将系统参数作为自变量进行处理,可抑制系统偏差造成的影响,提高测量系统的鲁棒性。该文介绍了该方法的基本原理,并通过数值仿真和椭偏测量光学实验进行了验证。结果表明,该方法可有效地抑制系统参数偏差对测量精度的影响。     

关于离散傅里叶变换频率分辨率的讨论

频率分辨率是数字信号处理课程教学中一个重要的概念,因为它决定了DFT参数的选择。在现有的数字信号处理的书籍中,一般认为DFT频率分辨率为△f=fs/Nn文中首先通过一个实例指出了这种定义的局限性,然后以两个等幅单频信号为例,对Ⅸ叮测频分辨率进行了详细分析。文中分析了Ⅸ叮频率分辨率定义局限性产生的原因．以及信号相位对DFT测频分辨率的影响,并给出了相应Matlab仿真结果。最后,对DFT频率分辨率定义进行了扩展和修正。     

基于SOPC的弹光调制干涉信号高速数据采集

针对弹光调制干涉信号频率高的特点及实时处理的要求,设计一种基于SOPC(System on a Programmable Chip)技术的可脱离PC环境的弹光调制干涉信号高速数据采集平台。采用硬件设计和软件编程测试控制系统各部分IP核的方法,实现对弹光调制干涉信号的高速实时采集,将采集到的数据以DMA传输方式存储到两片DDR3 SDRAM。在FPGA控制下,软核处理器（Micro Blaze）将采集到的干涉信号进行实时处理。对卤钨灯光源经调制后的干涉信号进行实时采集和处理验证实验,其中系统各部分IP核的控制逻辑可以根据实际需求进行调整,满足实验实时处理的要求;实验结果表明,该系统可以对最大光程差为69.608μm的干涉信号进行实时采集与存储,采集的信号波形与实际弹光特性相一致。     

光纤光栅傅里叶变换光谱分析的研究

阐述了光纤光栅用作分光元件时 ,通过测量光纤光栅附近区干涉条纹 ,经快速傅里叶变换达到测量光谱的原理。讨论了波长测量范围和光谱分辨率。给出了在设计光纤光栅和确定探测器参数时应该考虑的几个问题。该光谱分析方法具有光谱分辨率高、结构简单、造价低等优点。     

Correlation functions of complete CBOC signals derived as the inverse Fourier transform of energy spectra

For the complete composite binary offset carrier (CBOC) signals of new-generation global satellite radio-navigation satellite systems (SRNSs), analytical expressions for correlating functions (CFs) characterizing the single components of the modulating function are derived in terms of the inverse Fourier transform (IFT) of energy spectra at different fractional coefficients. The CF calculation technique is based on the energy spectra of complete CBOC signals represented as a partial sum of the series of cosines of the angles that are multiples of the angle γ_CBOC = ωτ_M2, where τ_M2 is the meander-pulse duration of the subcarrier oscillation of binary offset carrier (BOC) signals with BOC(6,1) modulation. In a number of cases, the IFT of energy spectra applied to calculating the CFs of complete CBOC signals is preferable (in particular, from the viewpoint of labor intensiveness) to the procedures by which CFs are obtained using the general definition. The CFs graphs constructed with the help of complete CBOC signals employed in the E1 band of the Galileo SRNS are presented.     

傅里叶变换与小波变换在信号去噪中的应用

对于高频信号和高频噪声干扰相混叠的信号,采用小波变换去除噪声可以避免用傅里叶变换去噪带来的信号折损。对于噪声频率固定的平稳信号,在对信号进行傅里叶变换后使用滤波器滤除噪声。对高频含噪信号则采用正交小波函数sym4对信号分解到第4层,利用极大极小值原则选择合适的阈值进行软阈值处理,最后利用处理后的小波系数进行重构。实验结果表明,对于高频含噪信号傅里叶去噪会出现严重的信号丢失现象,使用极大极小值原则选择阈值进行小波去噪可以有效地保留高频部分的有用信号。     

Signal duration and the Fourier transform

Using the variance measure of duration, it is shown that the duration of a signal is composed of two terms. The first term is the duration of the zero-phase equivalent signal, and the second term is the variance of the phase derivative of the Fourier transformed signal.     

菲涅耳衍射的分数傅里叶变换分析

基于菲涅耳衍射与分数傅里叶变换的关系，得出了描述菲涅耳近似下光波传播的光学分数傅里叶变换基本公式，并用分数傅里叶变换相加性证明了球面波的传播过程。进一步完善了分数傅里叶光学理论及分数傅里叶变换在物理上表示光波的传播。     

Discrete fractional Fourier transform based on orthogonalprojections

The continuous fractional Fourier transform (FRFT) performs a spectrum rotation of signal in the time-frequency plane, and it becomes an important tool for time-varying signal analysis. A discrete fractional Fourier transform has been developed by Santhanam and McClellan (see ibid., vol.42, p.994-98, 1996) but its results do not match those of the corresponding continuous fractional Fourier transforms. We propose a new discrete fractional Fourier transform (DFRFT). The new DFRFT has DFT Hermite eigenvectors and retains the eigenvalue-eigenfunction relation as a continous FRFT. To obtain DFT Hermite eigenvectors, two orthogonal projection methods are introduced. Thus, the new DFRFT will provide similar transform and rotational properties as those of continuous fractional Fourier transforms. Moreover, the relationship between FRFT and the proposed DFRFT has been established in the same way as the conventional DFT-to-continuous-Fourier transform     

基于分数阶傅里叶变换的反辐射导弹检测技术

提出一种应用分数阶傅里叶变换(FRFT)来检测反辐射导弹(ARM)的新方法。由于分数阶傅里叶变换可以通过快速傅里叶变换实现,且不需进行多通道相位补偿,计算量小。仿真结果表明,该方法能够在ARM信噪比低达-14dB、ARM与载机回波功率比为-27dB的情况下,准确地检测出ARM来,从而实现ARM发射的早期告警。     

Historical notes on the fast Fourier transform

The fast Fourier transform algorithm has a long and interesting history that has only recently been appreciated. In this paper, the contributions of many investigators are described and placed in historical perspective.