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。     

弹光调制器的频率漂移特性及其傅里叶变换光谱的稳定性研究

弹光调制器作为高Q值的谐振器件,在高压谐振下,其谐振频率将随着自身温度升高漂移,影响了弹光调制干涉仪的稳定性和重建光谱的准确性。在建立弹光调制器振动模型和频率温漂模型的基础上,提出了基于频率跟踪和幅值调节的弹光调制器双闭环自适应驱动控制方法。在该方法中,采用数字锁相技术的频率自扫描方法实现驱动频率对弹光调制器谐振频率的跟踪;基于检测参考激光干涉图的最大光程差的变化调节驱动信号的幅值,以实现重建光谱的稳定控制,同时基于参考激光的最大光程差参数实现重建光谱的定标。在实验中该驱动控制方法应用到弹光调制傅里叶变换光谱仪中,实现了驱动频率对弹光调制器谐振频率的实时跟踪和高压功放电路的幅值调节,使得干涉图的最大光程差稳定在0.236 nm左右,其精密度为3.3%;重建光谱的最大相对误差为2.5%。此实验验证了该方法能有效稳定弹光调制傅里叶变换光谱仪的光谱分辨率。     

弹光调制干涉具共振热动态模型的分析与研究

为了解决弹光干涉具在工作时,由于机械振动和外界环境温度引起的晶体内部温度累计从而导致共振频率漂移的问题,建立了弹光调制干涉具共振热动态模型。通过对串联共振模型的阻抗特性分析,得到了弹光调制干涉具的热耗散功率、反馈电流和反馈电流相对于驱动电压的相位的关系。通过对热动态模型共振单元的分析,最终推导出了干涉具中温度随时间的变化率和共振频率随时间的变化率方程,以及得出了干涉具共振热动态模型的频率稳定状态方程。分析结果表明,为了保证弹光干涉具得到最大光程差,必须采用锁相频率跟踪,时刻保持驱动频率与干涉具共振频率一致。     

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。     

基于FPGA的光弹调制器用高压驱动电路设计

为满足光弹调制器对高电压、高稳定和精确易控制的驱动电压需求,设计了一种基于FPGA控制、全桥结构LC谐振升压的高压驱动电路。该电路与传统的光弹调制器驱动控制电路相比,大幅降低了直流电源的电压输入要求,通过DDS调节方波频率来控制光弹调制器工作频率,调节方波占空比来控制输出电压。该电路应用于光弹调制器实验,结果表明在光弹调制器的谐振频率下,外部直流电压为5 V时,方波占空比范围为0~50%,对应电压峰-峰值可调节范围为0~840 V。电路具有稳定可靠、操控方便、带负载能力较强等优点,能够实现光弹调制器驱动电压实时精确的控制。     

光弹调制器在偏振方向调制中的应用

提出了一种将光弹调制器应用于偏振方向调制的方法,介绍了它的两种基本使用模式,利用琼斯矩阵对其偏振方向调制原理及其两种基本使用模式进行了分析。光弹调制器和1/4波片形成偏振方向调制器件时,光弹调制器处于两块透光轴相互垂直的1/4波片之间,且光弹调制器的振动轴分别和两块1/4波片的透光轴成±45°角,线偏振光通过此器件其偏振方向被调制。实验验证了光弹调制器组合1/4波片调制偏振方向的原理。将光弹调制器应用在偏振方向的调制中,使现有偏振方向调制技术的光谱范围扩展到了紫外波段。     

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%。     

弹光调制器压电晶体阻抗匹配特性的研究

根据弹光调制干涉具的工作原理,利用等效电路的方法,对压电晶体的阻抗特性进行了分析与计算,推导出了压电晶体与信号源间的理想匹配条件,得出了匹配网络中电感、电容的理论关系.根据理论关系,在信号源与压电晶体间作相应的阻抗匹配,搭建系统并进行相关实验验证.实验结果表明,通过该阻抗匹配网络,可使弹光调制干涉具的振动性能达到最佳,提高了驱动控制器的电品质因数,进而将弹光调制干涉具调制光程差提高了40％,达到了提高弹光调制傅里叶变换光谱仪光谱分辨率的目的.     

弹光晶体频率温度系数对弹光调制系统的影响

分析了（xyt）φ1切型长度伸缩振动模式下硒化锌晶体谐振器的频率温度特性。推导了温度与硒化锌晶体的密度、杨氏模量和膨胀等材料性质的关系,计算了硒化锌晶体的频率温度系数。结果表明,相对于硒化锌的一级频率温度系数而言,硒化锌的高级频率温度系数可以忽略。弹光调制系统工作时所产生的热量会引起温度变化,从而导致谐振频率改变。当弹光调制系统工作在50kHz的谐振频率位置时,硒化锌晶体温度每改变1℃,晶体本征频率改变2.5Hz,相对于弹光调制系统16Hz的谐振半峰宽而言,该频率温度漂移不可忽略。     

弹光调制非线性光程差干涉信号的快速反演

为了提高弹光调制中非线性光程差干涉信号的光谱反演效率,采用非均匀快速傅里叶变换算法对弹光调制相位非均匀采样干涉信号反演光谱进行了仿真,得到1024点反演速率较直接计算提高20倍,平均误差达到0.87%的结果。结果表明,该算法可实现弹光调制干涉信号的快速、高精度反演,给硬件实现弹光调制反演光谱提供了一定的参考依据。     

应用双弹光级联差频调制的红外材料应力缺陷检测研究

为了实现对Si、Ge、GaAs等红外材料应力缺陷检测,采用两个工作在不同频率的光弹性调制器级联,构成偏振测量系统。应力缺陷引入的双折射延迟量和快轴方位角两个参数,被加载到偏振测量系统调制信号中;利用数字锁相技术同时获取调制信号的基频项和差频项幅值,然后完成两个应力参数求解。详细分析了检测原理,并搭建了实验系统进行验证。实验结果表明,该检测方法及实验系统实现了应力方向角标准偏差为0.31°,应力双折射延迟量标准偏差为0.72 nm,高速、高精度和高重复度的应力缺陷检测,并且实现了Ge样品的应力缺陷方向和值大小分布测量,可为红外材料质量测试分析和评估提供有效手段。     

分划板失调对猫眼光学系统反射特性的影响

为了研究猫眼光学系统中分划板失调对入射光束的反射特性影响,考虑光学元件的等效光阑作用,将失调光阑孔径函数展开为有限项复高斯函数之和,利用失调光学系统的广义衍射公式,推导出入射光束经含分划板失调猫眼光学系统的反射光束场分布的近似解析式,得到反射光束场分布与入射光束光学参量、分划板孔径尺寸和分划板失调量之间的关系,对特定猫眼光学系统定量分析了分划板失调对反射光束场分布的影响。结果表明,分划板失调对反射光束场分布产生影响,特别是对远场光场分布影响显著。     

一种新型光纤加速度传感器的研究

基于光强调制原理以及耦合效率与纵向偏移距离 的关系,设计出了一种新型的光纤加速度传感器,突破传统 加速度传感器检测技术要求,实现高精度、高灵敏度以及具有快速响应能力。在发射光纤发 射光功率不变的情况下, 接收光纤的位置随系统振动而上下微动,从而导致接收的光功率发生变化。实验得到了在接 收光纤位移量由0～40μm变 化范围内接收光功率的变化规律和光功率随位移变化的拟合曲线。当接收光纤位移量为0时 ,两根接收光纤接收到的光功率大小相等;当位移量达到40μm 时,两根接收光纤的光功率差达到最大,模场分布差别最明显。实验研究了光 纤加速度传感系统的频率响应特性,得到了光纤加速度传感器频率响应特性曲线。在同一 实验平台上,通过与标准加速度计的测量数据对比,验证了本文光纤加速度传感器测量性能 的有效性和可靠性。     

多路光信号功率分配与设计新方法

提出了一种基于规格型光二分路器的多路光功率分配方法,将多路分光比的设计及其分路器的制作转化为用各种规格型号的光二分路器的组合实现多路光功率的合理分配.给出了一种新的光二分路器规格表,并通过具体实例详细介绍了这种多路光功率分配的方法和过程.事实证明,该方法具有简单、易行、网络成本造价低、利于网络器件的备用和维修的优点.     

A new dithering method for sigma-delta modulators

A new dithering method to remove limit-cycles in Sigma-Delta modulators is presented. With this new method, the sequence length of a Pseudo-Noise generated dither is matched to the digital decimation filter. This causes the frequency spikes of the dither to coincide with the notches of the filter which results in total elimination of the applied dither power. In contrast to existing dithering techniques, matched dithering will not introduce additional inband noise. Compared to existing dithering techniques, the required dither amplitudes are relatively small (5%–30% FS) and may decrease with increasing oversampling ratio. Matched dithering proves to be very powerful for instrumentation applications.     

调幅一调频收音机的新型调试方法

在调幅-调频收音机安装完成后,会遇到各种问题,严重的影响到收听的效果和质量。因此需要对其进行精确地调试及检测,进而保证收音机的接收效果。文中分析了S205-2T型收音机在AM波段和FM波段的调试方法,并详细介绍了相应的调试步骤及技巧。经实践验证,这些新型调试方法可以快速准确的调试收音机,极大改善接收效果,并且为同类收音机的调试检测工作提供借鉴。     

A new lightpath establishing method for dynamic traffic grooming under the overlay model

This paper proposes the use of the saturated cut (SC) method to improve the network performance through efficient dynamic traffic grooming in IP/MPLS over WDM networks using an overlay model. With the SC information from the IP/MPLS layer, the optical layer can calculate a lightpath between two node sets rather than the earlier suggested approach of calculating such paths just between two nodes for better performance. We have used two criteria, bandwidth and path length, to find SCs and have proposed two algorithms which incorporate this in the path inflation control (PIC) policy proposed earlier. Two typical networks, NSF and COST239, were used for examining the network performance. The simulation results show that though both methods can significantly improve the overall network performance the SC method is more efficient for a sparse network like the NSF network rather than for a dense network like the COST239 network. Since calculating lightpaths for all node pairs for a SC is time consuming, we propose a considerably simpler heuristic approach that can provide almost the same level of performance improvement as the SC method but with much lower complexity.

精确拟合两种薄膜的光学常数及其应用

研究了一种新的研究薄膜光学参数的方法,在同一基片上沉积两种薄膜,可以同时对这两种薄膜材料进行参数拟合。通过材料实验与光谱测试,基于柯西公式拟合得到了两种薄膜在可见与近红外波段的光学参数。将获得的薄膜参数应用到透450～600、反650～800滤光膜的设计与制备中,结果表明,用该方法获取的薄膜材料参数具有较高的准确性。     

SAR系统GMTI模式下目标特性分析和数据处理

根据SAR系统GMTI模式下点源目标(固定或运动)的特点，分析、计算了目标回波信号的多普勒质心、调频斜率和扫描波束的多普勒谱宽，讨论了载机平台位置和姿态的变化对系统的影响。文中按照分析和讨论的结论，提出了GMTI模式运动目标数据处理的解决方案。