基于光子混频连续太赫兹波的厚度检测

为了将光子混频的连续太赫兹波透射成像系统应用于样品厚度检测中,采用该系统获得的相位信息对样品进行了2维厚度测量。利用两个外腔半导体结构的激光器搭建了基于光子混频的连续太赫兹波透射成像系统,并利用X-Y 2维电动平移台放置样品进行点点扫描成像。该系统可同时获得样品的幅度信息和相位信息,在太赫兹波辐射频率0.47THz时,系统信噪比可达68dB。计算得出的厚度值与实际样品的厚度值最大相差0.02mm;另外还分析了平行平面样品干涉效应和样品不同透射强度对厚度测量的影响。结果表明,样品折射率越高,平行平面干涉效应对厚度测量影响越大;样品透射系数越大,测量精度也越高。当样品太赫兹波透射系数大于0.5时,厚度测量精度优于2.0%。     

激光数字波面干涉仪的光学面形绝对检测

当光学干涉技术应用于光学表面测量时,利用外差干涉、锁相及条纹扫描干涉,已可以获得相当高的测量精度。例如我们于1985年研制成的激光数字波面干涉仪就是其中一种,这种实时数字干涉仪采用同步相位调制技术,通过对多幅干涉图的采样平均,可将本机内外的随机扰动降至最小,从而使测量的重复精度     

太赫兹主动关联成像技术研究

研究了一种基于主动关联成像方式的太赫兹成像系统,可利用一个太赫兹单点探测器实现目标的高速、高分辨二维成像,突破了太赫兹器件的分辨率限制。该系统采用双调幅板旋转方式产生可重复使用的测量矩阵,大幅提高了成像速度。通过数值模拟给出了成像距离、调幅板随机图形尺寸、采样次数、采样矩阵相关性等参数对成像结果的影响,得到最佳实验参数,并优化了双调幅板的运动策略。搭建的太赫兹主动关联成像实验装置采用波长为3mm的太赫兹源,实验证明其成像分辨率为4mm,且成像时间由调幅板的电机转速决定,证实了此种太赫兹成像方式的可行性。     

连续太赫兹波同轴数字全息相衬成像

太赫兹同轴数字全息成像是基于太赫兹波干涉记录的一种新型成像技术,具有光源相干性要求低、光路结构简单、成像分辨率高、实时定量获取物光波复振幅信息等特点,非常适用于太赫兹波段成像。搭建了一套连续太赫兹波同轴数字全息成像装置,通过全息图预处理和相位恢复算法,获取了样品的振幅和相衬图像,有效抑制了共轭像,并进一步探索了太赫兹同轴数字全息技术在生物医学检测上的可行性。     

采用同步相位检测的微小振动实时测量

提出了一种半导体激光正弦相位调制干涉仪。该干涉仪可以实时测量物体的微小振动。利用简单的电路构成实时相位检测器 ,对干涉信号中的相位信号进行同步检测 ,最终获得实际振动的振幅频率。文中给出了具体的理论分析和实验结果。     

干涉式被动亚毫米波成像系统

干涉式辐射计通过多通道间的相关运算得到被动亮温图像。对于亚毫米波段(submillimeter-wave, SMMW)相关运算对硬件系统的精度与相位稳定性提出了很高的要求。本文中,通过特殊设计的高精度SMMW器件,实现了一套基于二单元干涉仪的干涉式辐射计系统。针对该系统的自身特点,作者提出了点源目标响应定标方法来降低系统误差。系统完成后,分别进行了干涉条纹实验和点源目标成像实验。经测试,系统的线性相位误差小于2°,角分辨率优于0.57°。系统实测性能和理论分析结果一致。以上研究为今后设计高分辨率亚毫米波干涉式成像辐射计提供了重要的参考价值。     

双路信号相位同步测量系统设计与实现

为了实现2维外差干涉位移测量中信号相位的精确同步探测,采用整周期计数与脉冲填充相结合的方法,利用同一时钟基准,对双路信号进行同步检测与并行处理,设计并实现了一种基于现场可编程门阵列的双路外差干涉信号相位同步测量系统。该系统在100kHz载波频率下测量分辨率可以达到0.18,双路信号下的相位同步测量误差同样为0.18。结果表明,该系统实现了整小数相位的精确测量,确保了双路信号相位的实时同步探测,能够满足各种2维外差干涉位移测量系统对相位同步测量的需求。     

减小正弦相位调制菲佐干涉仪多光束干涉影响的方法

在利用正弦相位调制菲佐干涉仪进行测量时,由于菲佐板及待测物体表面对入射光的多次反射而产生多光束干涉,干涉信号的强度随相位变化不是严格的余弦分布.按照双光束干涉的算法进行相位信息提取,会引入一定的误差.以正弦相位凋制菲佐干涉仪纳米精度微小位移测量为应用背景,分析多光束干涉情况下该干涉仪信号解调算法的误差,进而对干涉仪的相关参数进行优化,并通过误差补偿对测量结果进行修正,有效减小了多光束干涉产生的影响.     

合成孔径辐射计多路高阶数字复相关器方案研究

本文针对目前合成孔径辐射计中存在的相关器单元过于复杂，难以星载应用的问题，提出了一种新的数字相关方法．借鉴了软件无线电中的数字接收机技术，利用大规模可编程门阵列(FPGA)，用一块芯片来实现功率分配和大量复相关器的工作，实现了片上系统(SOC)，解决了多天线单元合成孔径辐射计相关器系统中存在的体积、重量、功耗和硬件复杂程度过大的问题．通过仿真表明，多路高阶数字相关器系统得到的天线阵列的干涉方向图与模拟相关器系统得到的干涉方向图基本一致，证明该方案可行。     

激光工作物质的高精度检验

一、引言 光学干涉仪是测量光学元件面形、评价透镜质量最常用的手段。七十年代人们将微型电子计算机及相位探测技术应用到干涉计量上,使干涉条纹的数据处理成为独立系统而将高精度光学元件的检验发展到一崭新阶段。美国贝尔实验室首先研制成带微型计算机的条纹扫描干涉仪,使干涉条纹的测量精度由λ/10提高到λ/50～λ/100。我们运用MarkⅢ型干涉仪测量了各种光学元件及光学材料的质量,对仪器的性能进行了分析和讨论。 二、实验结果和讨论 Mark Ⅲ型激光数字波面干涉仪是将位相测量技术应用于费索干涉仪上,利用实时相位同步检     

Phase Mode-Matching Demodulation Scheme for Interferometric Fiber-Optic Sensors

A novel digital demodulation scheme for an interferometric optical fiber sensor is developed, which uses only an interferometer with zero optical path difference, and has a larger dynamic range and a faster operation speed than that of a digital phase generated carrier scheme     

基于流水线加法器的数字相关器设计

数字相关器在数字扩频通信系统中应用广泛,受数字信号处理器件速度限制,无法应用于高速宽带通信系统,在此提出了一种基于流水线加法器的数字相关处理算法。该算法最大限度地减少了加法器进位操作,解决了基于全加器型数字相关器存在的进位延迟过大的问题,实现了时分多址体制下的同步段数字相关,提高了同步段相关的可靠性。     

高灵敏度的多波长多光束干涉仪

作者用多纵模He-Ne激光照明多光束Fabry-Perot或Fizeau干涉仪,在一个自由光谱范围内,形成与不同波长对应的子条纹,相邻条纹间的间隔代表的波长数依赖于He-Ne激光腔的光学长度npL与F-P腔长nd之比r=nd/npL.当r是整数时,不同波长对应的相邻干涉级次相互重叠,条纹间隔为λ/2且强度最大;当r是分数时,r=N/M,N,M为互质的整数,相邻条纹之间间隔为λ/2M.不难做到M=10,条纹间隔为K/20.由于多光束干涉条纹细而锐,有利于读数精度提高,可以测量λ/500的程差变化,不需内插就可以给出空间分布的足够信息.这对光学元件的高精度面形检验及低密度流场显示有实际的应用前景.给出了应用的若干例子.     

Two-Stage Acquisition in Time-Hopping Impulse Radio Systems for UWB Communications

Ultra wideband impulse radio is a promising radio technology for networks delivering extremely high data rates at short ranges. The use of extremely short duration pulses however makes synchronization task more difficult. In this paper a two-stage acquisition with serial search noncoherent correlator for time hopping impulse radio is proposed. The proposed two-stage acquisition scheme gets chip timing synchronization, and aligns phase of the local time-hopping code in two stages successively. With the aid of flow-graph approach, the analytical expressions are presented for the mean acquisition time and the probability of acquisition. Numerical results in a slow fading channel show that the proposed two-stage acquisition method can offer much shorter mean acquisition time or much higher probability of acquisition than that of the conventional acquisition.     

Multiplexing Techniques for Digital Correlator Speed Improvement

Several approaches to time-division multiplexing of digital correlator devices are developed wherebykoperations are overlapped in time. Where synchronization with the input signal exists, the resulting multiplexed correlators providek-fold speed improvement over individual correlator devices. A completely synchronized correlator can be formed fromksuch multiplexed correlators by proper selection of outputs. A simplified realization is presented which only requires one set ofk N/k-bit signal and reference registers andksets ofN-bit comparator circuits. Laboratory experimentation and computer simulations to support these concepts are described.     

基于DDS的高速定时同步方法

定时同步是高速数据传输的关键技术也是难点问题。在对锁相环数字化设计、DDS原理结构和参数设计进行研究的基础上,提出了一种基于DDS的高速定时同步方法,对该定时同步方法的原理结构框图进行了详细的论述,对具体参数进行了设计。采用这种定时同步方法的高速解调器进行了原理实验测试,取得了满意的结果,所提出的定时同步方法对高速数据传输方案设计提供了参考。     

一种闭环干涉式光纤陀螺的研究与实现

介绍了一种采用DSP和相关检测技术实现的闭环干涉式光纤陀螺.该闭环光纤陀螺采用以多功能集成光学器件为核心的结构,以方波为偏置调制,数字阶梯波为反馈.在此基础上提出的相关检测方法较好地发挥了闭环干涉式光纤陀螺的优点,使系统具有检测精度高、动态范围大、低漂移等优点,是一种理想的检测技术.     

基于PLD硬件处理的数字式多基线干涉仪测向技术

提出了一种新的干涉仪测向处理技术———基于PLD硬件处理的数字式多基线干涉仪测向技术,对高速带通欠采样、数字鉴相、数字测频及解模糊算法等相关的技术进行了详细的阐述,最后给出了工程样机性能测试结果,并与国内外相关设备的技术性能进行了对比。     

激光横向剪切干涉应用于温度场的测量

根据大空间自然对流水平圆管上部上升的羽状烟柱区不符合边界层假设而导致各种解之间差异的问题,提出了利用横向大剪切量干涉实验装置来实现温度场的光学测量,得到了自然对流水平圆管在不同壁温时的实时条纹。利用彩色条纹图像中RGB原始数据中的R分量的峰、谷极值点的坐标来识别明、暗条纹并得到了全场的级数分布,以此反演出全场温度分布。实验结果表明:当圆管直径d为15.6mm、剪切量s为24.2mm时,实验得到的干涉条纹类似于利用全息干涉或马赫-曾得干涉原理得到的无限宽简单条纹;干涉条纹分辨率达到75.64pix/mm;利用横向大剪切量干涉法能够准确快速地反演全场温度分布,为工程热物理分析提供相关数据。