太赫兹双梳光谱中重复频率差影响的研究

太赫兹双梳光谱技术因其高频率分辨率和高灵敏度等优点,近年来成为一种有力的光谱测量技术。为了提高光谱系统的探测性能,本文分析了双梳光谱技术在时域和频域中的采样原理及方法,基于两台飞秒激光器搭建了一套重复频率可调的太赫兹双梳光谱系统。通过改变一台光频梳的重复频率,系统地研究了不同重复频率差对太赫兹双梳光谱系统性能的影响。结果表明有效范围内的重复频率差越小,探测到光谱质量越高。当重复频率差为10 Hz时,太赫兹双梳光谱系统的探测性能最佳。此研究为太赫兹双梳光谱技术选择最合适的重复频率差提供了方法。     

异步采样全保偏光纤光梳系统研制

为了获得长期稳定的光梳光源,利用压电陶瓷（PZT）和步进电机双级反馈控制方案,研制了两台基于非线性放大环形镜（NALM）锁模的异步采样光纤光梳系统。研究表明：该系统重复频率为75 MHz,5 min内重复频率的锁定峰峰值为±2 mHz,标准差为0.70 mHz,90 h内锁定峰峰值为±10 mHz,标准差为1.26 mHz;光纤光梳输出端口的脉冲平均功率为30 mW,经3 m保偏单模光纤压缩后脉冲宽度约为90 fs;激光器的重复频率差Δf在1 Hz～500 kHz范围内连续可调,当异步采样频差Δf为80 Hz时,扫描周期为12.5 ms,可探测出信噪比为6.3的太赫兹信号。该方案避免使用传统机械延迟线,具有重复频率差精确可调、采样速度快、抗干扰能力强等优点。     

光电成像系统的性能优化

探讨了光学系统和阵列探测器构成的光电成像系统的整体性能和优化设计问题。针对阵列探测器的不断快速更新换代,研究了如何对光学系统进行改进以优化光电成像系统的性能。从采样成像系统的取样定理出发,研究了光电成像系统的传递函数特性,讨论了采样成像系统的相位平均传递函数,分析了光电成像系统的加工与使用误差对传递函数的影响。同时,给出了光电成像系统的信噪比计算公式。文中提出用于遥感观测的大型光电成像系统的光学系统传递函数的归一化空间频率等于0.5左右可与阵列探测器的奈奎斯特频率相匹配。结果显示,如此设计可在满足信噪比的同时使传递函数在奈奎斯特频率处达到0.1左右,分辨率达到奈奎斯特频率并且不产生频谱混叠效应。     

光泵浦源重频运行稳定性

为了研究表面放电光泵浦源的重频运行稳定性,以高纯度AlO3陶瓷作为放电基底,研制了重频分段线性表面放电光泵浦源模块,研究了不同条件下泵浦源模块的放电抖动和辐射强度波动.研究发现,当重复频率在1～10 Hz时,泵浦源的放电抖动主要受充电电压、触发脉冲电压和放电间隙长度的影响,随运行频率的变化较小;辐射强度波动主要与充电电...     

飞秒激光频率梳精密测距技术综述

高精度绝对距离测量在科技发展中具有重要的作用,传统的测量方法已无法满足日益提高的测量要求。光学频率梳是重频和相位完全锁定的锁模脉冲激光,具有很高的空间、时间和频率分辨率。基于光频梳的测距技术由于在大尺寸计量及未来空间任务中的应用潜力引起了极大关注。介绍了光频梳测距技术的发展与现状,重点介绍了5种测量原理,包括合成波长干涉法、多波长干涉法、色散干涉法、双光梳干涉法和飞行时间法。     

一种对周期性信号采样的新方法

许多仪器都由信号转换、采样、处理和显示等几个环节组成.而采样环节的好坏直接影响仪器的性能,其中最重要的条件是采样时间间隔必须满足奈奎斯特采样定理.下面介绍一种对周期性信号采样的新方法.由奈奎斯特定理可知,为保证被采样信号f(t)能够完全恢复,采样的时间间隔必须满足T=1/2f_m条件.T是最大采样时间间隔,即奈奎斯特间隔,f_m是信号f(t)的最高频率.为了便于分析,这里假设周期信号f(t)=Asinwt.但许多情况下,微处理器和A/D转换器选定后,由于它们受时钟频率和转换时间的限制,对周期性信号f(t)的两个采样点,不能满足奈奎斯特采样定理条件.如果f(t)的幅度是一个缓慢变化的周期性信号(如:工频电压和电动机稳定时的负载电流等),即在几个周期或十几个周期内f(t)的幅度变化不大.因而,对此类信号在几个周期或十几个周期内分别按一定规律采样,然后再把所有采样点看作信号f(t)在一个周期内的采样点,相当于在原来两个采样点之间增加采样点的数量,从而可以满足奈奎斯特采样条件.下面介绍该方法采样点的确定.     

超声波探伤发射电路的分析设计

提出了基于STM32和FPGA的超声波探伤系统,设计了激励脉冲宽度、幅值和重复频率可调的发射电路。该电路使用高压电源模块,可以提供0~400 V可调的直流电压,重点运用基尔霍夫电压定律推导了电容充放电时间,分析了电容电阻对发射电路的影响,确定了阻容参数的选择。根据计数器方法,用FPGA编程实现了触发脉冲对开关元件的控制,满足了触发脉冲重复频率可调的要求。最后对发射电路进行了验证,结果表明电路性能良好、具有很好的实用性。     

采样噪声对北斗全球信号测距误差的影响分析

随着北斗卫星导航系统的全球化,基于软件定义无线电的北斗接收机在北斗导航定位中的应用越来越广泛。但是北斗接收机在实时动态差分等高精度测量应用场景下,其基带采样ADC受到采样时钟抖动影响,再叠加固有的量化噪声和热噪声,对北斗信号的扩频测距精度产生不可忽略的影响。本文首先针对北斗公开的B1I、B1C、B2I、B2a和B3I 5种全球信号,描述了ADC采样中时钟抖动、量化噪声和热噪声等采样噪声的数学模型,提出了影响测距的信噪比综合公式,再通过载噪比进而得出测距误差的一般表达式,并给出了高精度测量要求下不同参数选择的工程化定量分析方法,然后针对不同参数对北斗信号测距误差的影响进行了仿真分析,仿真结果表明,在0. 6 cm的测距误差目标下,要求时钟抖动不大于45 ps,接收机中心频率不大于80 MHz,带宽不小于25 MHz,量化位数不少于7位,载噪比不小于30 d B。最后,针对北斗B2I信号进行了实测实验,在时钟抖动为35 ps,接收机中心频率61. 38 MHz,带宽32 MHz,量化位数12位,载噪比67 d B时,解算的测距误差为0. 41 cm,验证了本文方法的有效性。     

基于雪崩三极管的高压方波脉冲发生器研究

测试与测量领域对快前沿脉冲发生器的需求越来越高,特别是要求产生高重复频率和高电压的快脉冲。本文使用串行雪崩三极管开发了一种低成本的便携式高重复频率高压纳秒方波脉冲发生器。通过优化设计串行晶体管电路和PCB,有效降低杂散电感和电压反射,使输出方波脉冲获得2.5ns的上升时间,幅度输出脉冲2.5kV,脉冲宽度为12.5ns。高压脉冲发生器在10kHz的高重复频率工作模式下,脉冲时间抖动小于100ps。     

直流切趾对光纤光栅特性的影响

从模耦合方程出发,分析了直流切趾对光纤光栅特性的影响,给出了直流切趾和光栅啁啾之间的关系,提出了用线性直流切趾来实现均匀模板制作啁啾光栅和同一啁啾模板制作不同色散特性光栅的方法。实验上,用均匀模板制作了色散量为-2 126 ps/nm的啁啾光栅,并用同一啁啾模板制作出了色散量为-1 599.362 71 ps/nm、-1 250.4 ps/nm和-2 011.4 ps/nm的光栅。实验结果表明,理论和实验符合较好。     

High performance thyratron driver with low jitter

We report the design and development of insulated gate bipolar junction transistor based high performance driver for operating thyratrons in grounded grid mode. With careful design, the driver meets the specification of trigger output pulse rise time less than 30 ns, jitter less than +/-1 ns, and time delay less than 160 ns. It produces a -600 V pulse of 500 ns duration (full width at half maximum) at repetition rate ranging from 1 Hz to 1.14 kHz. The developed module also facilitates heating and biasing units along with protection circuitry in one complete package.     

重复频率锁定的783 nm飞秒光纤激光器研制

设计并搭建了重复频率长时精确锁定的783 nm飞秒光纤激光器。该激光器基于全保偏非线性干涉环镜(NALM),实现掺铒光纤振荡器锁模脉冲输出,由与脉冲分离器级联的环境稳定掺铒光纤双级放大器进行功率放大,实现了平均功率1.30 W、脉冲宽度130 fs、重复频率77.1 MHz、1 560 nm脉冲输出;通过周期极化铌酸锂(PPLN)光学晶体倍频,获得了平均功率为0.52 W、脉冲宽度为140 fs、783 nm脉冲输出。通过重复频率监测及锁相环技术,进一步将掺铒光纤振荡器的重复频率溯源至参考铷原子钟,12 h内频率抖动峰-峰值为5 mHz、标准偏差为1.2 mHz。该激光器系统具有稳定性高、集成度高、体积小的特点。     

单次快前沿电脉冲信号的远距离低抖动传输

本文介绍了一种低时间间隔抖动的单次快前沿脉冲序列信号的远距传输技术.该技术采用远距离传输高重频信号来产生单次触发信号,利用该技术在距信号源端100 m处获得了时间间隔抖动峰峰值小于100 ps的单次脉冲信号.该技术对我国新一代高功率固体激光驱动器以及其它需要高精度同步的仪器或者设备的设计具有较高的参考价值.     

Laser beam combiner for Thomson scattering core LIDAR

The light detection and ranging Thomson scattering (TS) diagnostic is advantageous since it only requires a single view port into the tokamak. This technique requires a short pulse laser at high energy, usually showing a limited repetition rate. Having multiple lasers will increase the repetition rate. This paper presents a scanning mirror as a laser beam combiner. Measurements of the position accuracy and jitter show that the pointing stability of the laser beam is within ±25?μrad for over tens of seconds. A control feedback loop is implemented to demonstrate the long term stability. Such a system could be applied for ITER and JET.     

高重频短脉冲输出的增益开关型Nd~(3+)∶YVO_4微片激光器

以直流偏置叠加脉冲电流驱动的半导体激光器(LD)作为抽运源,端面抽运Nd3+∶YVO4平-平腔微片激光器。利用增益开关技术,调节LD驱动电流的幅值、脉宽可改变输出激光的脉宽,改变LD驱动电流的重复频率可改变输出激光的重复频率,实现了单模稳定、可控高重复频率的小型、全固化短脉冲激光器,可作为理想的脉冲激光种子光源,应用于激光测距、激光雷达等领域。     

基于马赫增德尔调制器的相位式激光测距

为了提高相位式激光测距的精度,提出以马赫增德尔调制器作为外调制器,提高调制频率以提高测距分辨率。介绍了射频相位式激光测距试验装置的组成,该系统以小数分频锁相环产生1.5 GHz左右正弦调制信号,采用马赫增德尔调制器对光波进行强度调制,并以差分式测量的方法抵消温度引起的相位差漂移,将信号下变频后按相关法计算相位差。试验表明,由光电探测器噪声和电路噪声引起的相位差漂移小于0.15°,该测距装置的测距误差在±0.05 mm以内。     

被动锁模掺铒光纤激光器中的有理数谐波锁模现象的研究

在分析有理数谐波锁模的理论和非线性放大环镜（NALM）传输特性的基础上,对被动锁模掺铒光纤激光器进行了相关的研究。实验中除了观测到了稳定的谐波锁模脉冲外,还观察到了的有理数谐波锁模脉冲的产生现象,分析其脉冲重复频率也证实此类脉冲序列具有属于3阶、5阶和6阶有理数谐波锁模脉冲序列重复频率的一样的规律。     

量子阱二极管泵浦的Nd:YVO4/Cr:YAG高重复率被动调Q激光器

量子阱二极管端面泵浦的Nd:YVO₄激光器中,采用Cr:YAG作为可饱和吸收体,获得了1.06μm的高重复率被动调Q脉冲激光输出.在吸收泵浦功率528.3mW时,输出脉冲能量0.19μJ,宽度32ns,脉冲重复率达158.7kHz.