激光多普勒移频特性研究

为了提高激光多普勒测速系统的性能,增强系统与应用场景适配性,文中对比电光和声光两种主要移频器件的特点,从器件移频原理出发,提出了简化频率变换关系的分析方法,从理论上研究激光多普勒测速系统中两种器件产生的移频特性,搭建铌酸锂电光调制和声光移频全光纤激光测速系统链路,将测试频率特征与理论特征进行对比研究,提出一种新型声电混合调制激光多普勒测速系统。结果表明,该新型系统兼具声光移频测速系统可测量运动目标运动方向、运动速度,完成电光调制测速系统多频率校正的特点,频率测量相对误差较小,动态范围大。通过研究两种移频方式对频率特性,为设计高性能激光多普勒测速系统提供了理论和实验支撑。     

声光扫描激光测速研究

针对机械式扫描激光多普勒测速技术(LDA)存在的缺陷.利用声光互作用中衍射光束的偏转效应来实现激光束扫描.构成的声光扫描LDA系统不存在任何运动的光学元件.克服了机械扫描LDA存在惯性影响带来的局限性.应用于人工心瓣返流瞬态流速分布的测定.所获得的实验结果为评定二尖瓣替代物返流特性提供了可信的依据.     

用光学频移的激光测速系统

文章介绍了国内首次研制成功了带有光学频移装置的激光多普勒测速系统。以氦氖激光器为光源。采用声光调制晶体为频移元件，双差动工作模式。     

采用光学频移的激光测速系统

讨论了频移的原理及其功能;介绍一种应用声光调制器作为频移器件的激光测速系统,并成功地用来测量二维阶跃扩张管道中的高湍流度回流流动。     

高精度1.55μm全光纤激光相干测速实验及数据分析

介绍了一种高精度1.55 μm全光纤激光相干测速实验系统.实验系统采用光纤激光器作为激光源,利用光纤环行器与望远镜构成收发合置的光学天线,所有光学器件由单模光纤连接.数据处理采用快速傅里叶变换(FFT)频谱分析方法检测信号多普勒频移.利用该系统对转盘进行多次测速实验,速率测量的相对误差小于0.2%.同时对基于光纤激光器...     

基于声光调制器的光学锁相环He-Ne激光稳频方法研究

报道了一种基于声光调制器与光学锁相环相结合的高稳定度激光稳频方法,用于提高热稳频He-Ne激光器的频率稳定度和准确度。为了克服全内腔热稳频He-Ne激光精密调谐困难的缺点,发展了基于声光调制器两次移频的频率调谐光路,有效地消除声光调制器移频光束路径对衍射角θ的依赖。自行研制了具有高灵敏度与捕获带宽的光学锁相环系统,利用声光调制器的高频率响应特性实现热稳频He-Ne激光高速、准确的锁定。成功实现了热稳频He-Ne激光器偏频锁定至碘稳频HeNe激光器。实验结果表明,环路锁定后拍频频率波动在±0.2 Hz范围内,频率抖动的标准差为0.04。偏置频率为30 MHz时,系统在1 s和1 000 s积分时间的相对阿伦方差分别为3.3×10^-9和1.4×10^-12。系统锁定后,压缩后的拍频线宽小于2 kHz。该研究表明,采用基于声光调制器与光学锁相环相结合的激光稳频方法可以实现亚赫兹级的激光频差控制,通过将热稳频He-Ne激光器偏频锁定至高稳定度的参考激光源可以显著提升其频率稳定度和准确度。     

声光器件对声光光特性的影响

本文从声光互作用理论出发,分双稳态装置中声光器件的各性能参数件对声光光学双稳特性的影响。理论量了在不同光束宽度和发散角下声光脉冲调制器的透过率特性以及对响应耗的影响。得到声光调制器的设计和佳选择,分析了此情况下声光光学双讨论了布拉格型和喇曼一奈斯型及正器件所具有的不同特性和它们用于多点。     

影响声光调Q光脉冲的因素

影响腔内声光调制输出光波形的因素很多,诸如激光腔的设计、泵浦电流和 YAG 棒热焦距的变化、声光器件的特性参量等。本文主要探讨声光器件换能器带宽、泵浦空间非均匀性及附加衍射对调 Q 激光输出光波形的影响。器件的工作带宽由激励源带宽、换能器带宽和声光互作用带宽三者综合决定。实验所用器件为纵波振动36°Y 切 LN/熔石英,载波频     

微型光学陀螺仪中声光移频器的设计与分析

微型光学陀螺仪是基于Ｓａｇｎａｃ效应，采用先进的集成光学技术研制的新型光学陀螺仪。研制微型光学陀螺仪的关键在于用频率调制来实现频率伺服，对主要误差进行有效抑制，以及实现高精度Ｓａｇｎａｃ频差测量。声光移频器是解决这一系列技术关键的一个核心器件。针对微型光学陀螺仪中对声光移频器所提出的百万分之一相对频移精度，调制带宽不低于１０ＭＨｚ，有效声功率大于１８０ｍＷ的特殊要求，对微型光学陀螺仪的核心器件——声光移频器进行了理论分析与设计，研究了它在实现上的主要技术难点，提出采用直接数字频率合成技术来代替一般的压控振荡器激励方案     

声表面波声光移频器的工艺与实验研究

在微型光学陀螺仪中，声表面波声光移频器是实现系统闭环控制的核心执行器件。本文在理论分析与设计的基础上，以Ｋ８玻璃为基片，采用相应工艺成功地研制出声表面波声光移频器样片。经测试，其主要技术指标已初步满足微型光学陀螺仪的设计要求     

Design considerations for acousto-optic devices

The design and fabrication of wide-band bulk acousto-optic modulators (temporal modulation) and beam deflectors (spatial modulation) are described. Optimized device parameters can be obtained systematically for given specifications of the desired modulation bandwidth, throughput efficiency and number of resolvable elements. As the device operating frequency goes beyond a few hundred megahertz, the acoustic transducer response becomes sensitive to the intermediate metal layers between the piezoelectric transducer and the acoustooptic interaction medium. Transducer bandwidth and impedance matching can be optimized using computer modeling programs. Criteria for material selection based on performance requirements and propagation loss are presented. Practical considerations for the fabrication of high performance devices and specific device parameters are discussed.     

AOTF后楔角对光谱图像像质的影响

针对AOTF成像光谱仪的光谱图像退化程度难以定量化评价的问题,提出了包含后楔角影响的AOTF器件调制传递函数（MTF）定量计算方法。该方法通过建立AOTF的光谱-空间维响应模型获取AOTF器件的线扩散函数(LSF),然后通过线扩散函数傅里叶变换得到理论MTF。在验证实验中,截止频率内的MTF理论值与实测值相对偏差小于15%,可以为AOTF的像质评估提供理论依据。进而,通过该定量计算方法讨论不同AOTF后楔角对光谱图像像质的影响。通过仿真分析得出,AOTF的后楔角难以同时满足横向色差校正与图像退化抑制,需要根据实际应用对于空间分辨率以及横向色差的要求进行取舍。所以,针对AOTF不同后楔角进行光谱图像像质的定量分析对于评估AOTF光谱图像像质具有重要意义,为AOTF器件设计提供了理论依据。     

一种声光调Q窄脉宽小体积激光器

为了构建一种声光调Q的窄脉宽小型Nd:YVO₄激光器,从主动调Q速率方程出发,分析了抽运速率、重复频率、输出镜透过率对脉宽的影响。该激光器采用简单的平平腔设计,LD端面抽运高增益的Nd:YVO₄激光晶体,在谐振腔内插入一个微型的声光调Q开关,作用长度约为7mm,谐振腔腔长13mm,输出镜的透过率为70%。结果表明,在抽运功率为4.21W、重复频率20kHz时,获得了单脉冲能量20μJ、脉冲宽度1.65ns、峰值功率为12kW的1064nm激光输出。此结果说明,用微型声光调Q开关来构建短腔获得窄脉宽输出是一种切实可行的方案,且该器件还可以作为大功率激光器的种子源。     

调制频率对φ-OTDR 分布式光纤扰动传感系统动态性能的影响

调制器将输入连续光调制成脉冲光,是基于 -OTDR 分布式光纤扰动传感系统的重要组成部分,其调制频率直接决定了系统的监测距离并影响系统的动态特性。对调制频率对系统动态响应范围的影响进行了理论分析及仿真研究。结果表明,脉冲调制频率决定了系统所能还原的外界扰动信号的最高频率。调制频率越高,系统的频率响应范围越大,可探测到的扰动的极限频率越高,采集到的信号失真度越低;反之,调制频率较低甚至低于扰动信号频率时,采集到的信号将严重失真。     

用于光纤声光器件的超声换能器与模式转换器

研制了一种可用于全光纤声光器件的超声换能器,设计了由光纤和换能器构成的纵-弯模式转换系统,并将所作的换能器和模式转换系统应用于光纤声光可变衰减实验。结果表明,设计的换能器既有较宽带宽又有较高发射效率,完全可以满足全光纤声光器件的需要。     

激光外差干涉中声光器件非互易特性研究

针对声光器件存在的非互易现象导致光强衰减影响衍射效率并降低激光外差干涉效率的问题,进行了一种基于声光驱动100MHz时声光器件非互易效应对激光外差干涉影响的研究。以光束衍射实验为主体,结合光阑、TeOa晶体对声光器件非互易值进行测量,利用光功率计获得测量过程中的器件非互易数值,在不同驱动频率下分析衍射效率分布情况;并利...     

Control of the instrument function of acousto-optic cells with a noncollinear interaction geometry

A possibility of controlling the instrument function of acousto-optic devices with a noncollinear interaction geometry by using split piezotransducers is shown. A device’s instrument function can be corrected by modifying the distribution of the ultrasonic amplitude in an acousto-optic cell along the direction of propagation of optic beams. Optimum distributions of acoustic-deformation amplitudes are found, thus enabling reduction of the sidelobes of the device’s instrument function. The level of sidelobes is shown to depend both on the distribution of voltage amplitudes over sections of an acoustic transducer and on the width of the gap between these sections. An acousto-optic cell is developed and tested experimentally. It contains a piezotransducer consisting of eight sections that are power-supplied through a capacitance divider.