改进的液晶可调谐滤光片设计方法 改进的液晶可调谐滤光片设计方法

为了实现程序可调的可见光谱连续可调滤光,对多级液晶(LC)可调谐滤光片的设计方法进行改进,并对设计结果进行软件模拟与实验.改进后的设计方法是通过分析每一级滤光片需要的双折射光程差以及液晶盒的双折射光程差调节能力,从而确定各级滤光片所采用的石英片与液晶盒的参数.使用这种方法设计了6级可调谐滤光片并进行模拟分析,模拟结果证明,该滤光片系统可以在400～700 nm波段进行调谐,通带半高宽(FWHM)最小可达8 nm,实现了宽谱段窄带滤光.实际制作了6级液晶可调谐滤光片,对滤光片进行了测试,测试结果表明性能指标达到了设计要求.     

液晶法布里－珀罗腔的超棱镜效应

为了获得可调谐的光空间滤波器，在一维薄膜光子晶体中引入液晶层，形成法布里－珀罗滤光片结构，利用此结构在峰值波长处具有较大群延迟的特性，设计并理论模拟了当光束倾斜入射时此结构中存在的超棱镜效应.利用液晶本身的电光效应对此结构进行调谐，实现了不同波段的光波色散分离.采用差分迭代法计算了液晶层的指向矢，利用Berreman 4×4矩阵法分层计算了液晶的光学特性.当p偏振光以20°斜入射此薄膜结构，电压从0 V变化到3 V时，可依次实现不同波长光波的空间色散分离，可调谐范围为1 447~1 459 nm，最大群延迟可达7.8 ps.     

1.7μm波段全光纤掺铥宽带光源实验研究

设计并实验实现了一种结构简单的1.7μm波段全光纤宽带光源.采用传统的线型腔结构,利用1565nm高功率半导体激光器泵浦一段单模掺铥光纤,获得了中心波长为1833nm的自发辐射光谱.由于色散补偿光纤在大于1.7μm波段有较大损耗,在腔内接入该光纤使自发辐射光谱的中心波长移动到1.7μm波段.其中,泵浦源由1565nm半导体激光器和最高输出功率33dBm的铒镱共掺放大器组成.通过优化色散补偿光纤和掺铥光纤的长度,获得了宽带光源,其中心波长在1744nm,5dB谱宽87nm.为1.7μm光纤光源设计及研制提供参考.     

一种高反射率窄带太赫兹反射滤光片的设计方法

利用一维光子晶体中的Fano共振会使反射谱线呈现尖锐共振峰这一特性,提出了一种太赫兹频率的窄带高反射率反射滤光片的设计方法。实际上,一维光子晶体平面可作为一种具有较宽频率范围的准光学元件,即太赫兹波段的滤光片,因其具有较长工作波长更加易于制备。采用成本较低的材料结构模拟了太赫兹窄带滤光片的反射谱线,其频谱宽度仅为千兆赫数量级。给出了测量指定泄漏模和衍射波光色散曲线中心频率的方法,同时利用薄膜效应实现了谱线的对称响应与旁带抑制。设计了一个角度可调谐的斜入射共振滤光片,通过模拟得到其峰值频率的位移与入射角度呈线性关系。     

可调谐掺铥双包层光纤激光器实验研究

利用785 nm激光二极管作为泵浦源,对长度为4.5 m,纤芯直径为20μm,内包层截面为D形的掺铥双包层光纤进行可调谐实验研究.通过使用闪耀光栅作为选频元件,利用后向Littrow结构,获得波长在2μm附近最大105 nm范围内的可调谐输出,且在可调谐范围内,各激光光谱线宽均约2.2 nm.结果表明,可调谐波长范围除与光纤荧光谱有关外,还与闪耀光栅特性参数直接相关.     

颜色光学中薄膜滤光片的研制及应用

本文以薄膜光学和颜色光学为理论基础,讨论了几种薄膜滤光片的研制,及在颜色光学研究中的应用.从理论上讨论了色温转换滤光片的设计公式;从应用上讨论了 CIE D_(65)标准光源滤光片、最佳色滤光片的研制以及光谱三刺激值滤光片的应用.     

宽带光纤喇曼波长转换器的可调谐研究

提出基于光纤中受激喇曼散射效应实现可调谐波长转换的理论方法,并利用光纤中受激喇曼散射效应的瞬态耦合波方程,给出光纤喇曼波长转换可调谐范围的理论值。仿真实验显示在喇曼增益达到最大时,系统的误码率最小,转换信号质量最优,波长转换的可调谐范围约为74.8nm,可实现跨波段的波长转换,结果说明所提理论方法可行。     

纳秒光脉冲在光子晶体光纤中产生的超连续谱

研究了纳秒脉冲在光子晶体光纤中的演化和传输.利用纳秒激光器产生脉宽为65ns、重复频率为150 kHz光脉冲,泵浦25 m的光子晶体光纤,获得了输出功率为0.76W、整个光谱范围超过1200 nm的超连续谱.在光谱展宽的初始阶段,光谱的展宽来源于调制不稳定性效应.随着泵浦功率的增加,发现四波混频效应对光谱短波部分的展宽起作用,受激拉曼散射效应对光谱长波部分的展宽起作用.     

光栅分光光度系统中光谱级次重叠的研究

针对光栅和阵列探测器分光光度系统中的光谱级次重叠，提出了定位式滤光和数字式滤光两种方法，它们均能够满足快速检测和分析的需要.定位式滤光法是一种直接从硬件上滤除非被测级次光强的方法，通过在光路中插入一块特殊设计的滤光片来实现，滤光片在不同区域具有不同的滤光特性；数字式滤光法是一种间接从软件上滤除非被测级次光强的方法，在确定非被测级次相对被测级次的光强衍射效率的基础上，将光强衍射效率用于修正具有级次重叠的光谱.利用这两种方法检测了氧化钬溶液的400～570 nm光谱，并对所获得的光谱进行了仔细比较，结果表明，它们均能够有效地解决光栅衍射的光谱级次重叠问题.     

通信波段液晶电光特性的实验研究

利用偏光干涉理论,通过对BL-009型向列相液晶透射比的测试,分析了液晶透射比随电场的变化情况,对液晶的电控双折射效应进行了研究。在20℃下,利用岛津UV-3101PC分光光度计,通过改变加在液晶盒两端的电压,测出了入射光波长为1 330 nm和1 550 nm时液晶双折射率随电压变化的关系曲线。实验结果表明:当液晶盒两端加1 V电压时,入射光波长从1 310 nm到1 350 nm有一较稳定的高透射带;加2 V电压时,从1 520 nm到1 580 nm有一比较稳定的高透射带。     

基于悬臂梁啁啾调谐的光纤光栅滤波器

提出并发展了一种基于悬臂梁结构的啁啾光纤Bragg光栅(CFBG)啁啾调谐方案,获得了一系列性能优异的可调谐CFBG滤波器,包括调谐范围达到36 nm(1.8～37.8 nm)的带宽可变反射滤波器、色散在178～2 100ps/nm范围内可调的色散补偿器、基于取样CFBG或重叠写入CFBG的信道间隔可调谐滤波器等。这些FBG滤波器不但能维持较高的反射率,还能保持中心波长基本不变。     

采用压电陶瓷的电调谐光纤光栅器件

对光纤光栅的调谐特性性进行了理论分析和实验研究,并利用压电陶瓷作为调谐物质实现了调谐范围达１．３４４ｎｍ的电调谐光纤光机器件。与其它类型的可调谐光纤光栅相比,该器件具有结构简单,易于实现,且机械稳定性强的优点。此外,还对光纤光栅弯曲所导致的其Ｂｒａｇｇ波长的迁移特性进行了实验,获得了１．６８ｎｍ的波长调谐范围。     

通用开关电容低通、带通滤波器设计

本文利用５Ｇ６５１４设计了一个通带最大可调频率为１０ＫＨｚ的通用低通滤波器；利用５Ｇ６５１５设计了一个最高可调中心频率为１０ＫＨｚ的通用带通滤波器。通过实验测试和计算机的ＳＰＩＣＥ模拟，证明这两种滤波器具有精度高、灵敏度低，频率可调，功耗小等优点。     

用于快速锁定全数字锁相环的反馈调节算法

为降低全数字锁相环的锁定时间,在分析了不同相位检测机制和滤波器结构的基础上提出了自适应的反馈调节算法．该算法将锁定过程分为粗调、一级精调、二级精调三部分,分别对应数控振荡器的三级控制码,在不同的锁定过程中使用合适的滤波器结构且可根据频率差的大小自适应调节参数．基于所提算法,在180nm CMOS工艺下实现了一款可移植的快速锁定的小数全数字锁相环．测试结果表明:平均锁定时间仅为6.4μs,相当于128个参考时钟周期(20MHz),该算法有效地缩短了锁定时间．     

Design and fabrication of erbium doped photosensitive fibers

A kind of erbium doped photosensitive fiber (EDPF) was proposed and fabricated, whose core was made of double layers named photosensitive layer and erbium doped layer. The double-layer core design can overcome difficulties in fabrication of EDPF with single core design, i.e. the conflict between the high consistency rare earth doping and high consistency germanium doping. A sample was fabricated through the modified chemical vapor deposition method combined with solution doping technique. The peak absorption coefficient was 48.80 dB/m at 1.53 μm, the background loss was lower than 0.1 dB/m, and the reflectivity of the fiber Brag gratings (FBG) written directly on the sample fiber was up to 97.3% by UV-writing technology. Moreover, a C band tunable fiber laser was fabricated using the sample fiber, in which a uniform FBG was written directly on EDPFs as a reflector. A single wavelength lasing with a maximum wavelength tuning range of 1555.2–1558.0 nm was achieved experimentally. Within this tuning range, the full-width at half maximum (FWHM) of the laser output was smaller than 0.015 nm and the side mode suppression ratio (SMSR) was better than 50 dB. Supported by the National High Technology Research and Development Program of China (863 Project) (Grant No. 2007AA01Z258), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60771008), Program for New Century Excellent Talents in University (Grant No. NCET-06-0076), Beijing Natural Science Foundation (Grant No. 4052023), and the Beijing Jiaotong University Foundation (Grant No. 2006XM003)     

一种改进的FIR数字滤波器自适应设计方法

提出了一种迭代算法，在FIR数字滤波器的自适应设计过程中自动改变各个频率指标上代价因子的值，最终实现代价因子的最优取值。利用这种改进方法，可以实现FIR数字滤波器和设计指标之间的最佳拟合。给出了两个设计实例，其中幅度响应每倍频程衰减6dB的滤波器，可以用于模拟水声陈列接收的宽带海洋噪声，而高精度时延的滤波器，则可以实现滤束形成中所需要的非整数倍采样间隔的时延。     

一种微带准椭圆函数带通滤波器的研制

带有一对传输零点的准椭圆函数滤波器相比切比雪夫型滤波器具备更好的选择性。采用Levy等人提出的一种滤波器近似综合方法,结合微波场仿真软件,实现了对8附准椭圆函数滤波顺的精确设计,加工和实测结果表明了该方法的有效性,完全可以满足工程需求。     

线性相位数字滤波器的设计

针对经典数字滤波器设计方法的缺陷进行了分析,提出了利用现代数字滤波器技术设计具有线性相位特性的无限脉冲响应IIR数字滤波器的设计方法,并给出了具体的实现方案。     

数字信号处理算法软件开发

主要研究了数字滤波器和功率谱估计算法,针对几种典型滤波器即无限长单位脉冲响应（ＩＩＲ）滤波器、有限长单位脉冲响应（ＦＩＲ）滤波器、维纳滤波器、卡尔曼滤波器、自适应滤波器的特点、结构、主要的设计方法做了一系列分析,并给出了仿真实验结果,同时对信号功率谱估计的各种算法进行了仿真实验,并对算法进行了比较分析．