悬浮光力传感技术研究进展(特邀)EI北大核心CSCD

悬浮光力传感技术利用真空环境的光阱实现对微纳尺度机械振子的悬浮和囚禁,将待测物理量转换为光悬浮机械振子运动参数的变化,理论上该振子与外部环境热噪声和振动完全隔绝,具有极高的测量分辨率潜力和易于小型化的独特优势。该技术在精密测量、微观热力学研究、暗物质观测、宏观量子态操控等领域具有广阔的应用前景。首先,阐述了悬浮光力系统中光力与光阱的基础概念和力学测量等基本理论;其次,介绍了其中初始起支、光力增强、位移测量、输出信号标定和等效反馈冷却等关键技术的研究进展,对比分析各子技术的特点,随后列举了悬浮光力传感技术在极弱力、加速度、微观质量、电学量、力矩等物理量测量中的典型应用;最后,总结了该技术的发展趋势,并提出相关建议。     

痕量气体光谱法检测用半导体激光器温度控制电路

本文介绍一种半导体激光器温度控制电路及其辅助调试电路(含软件),电路采用Peltier模块集成温度控制器MAX1978,温控精度约为0.02℃,该电路用于痕量气体光谱法检测系统.     

机抖陀螺锁区补偿的角度随机游走改善分析EI北大核心CSCD

二频机抖陀螺每个抖动周期要两次经过锁区,每次过锁区时的随机误差会使激光陀螺产生随机游走。在工程上实现了二频机抖陀螺的锁区补偿,并采用Allan方差方法分析了锁区补偿前后输出数据的角度随机游走,实验结果表明,锁区补偿后随机游走具有大幅度的改善。首次报道了机抖激光陀螺中锁区补偿对角度随机游走的改善。     

连续波腔衰荡光谱技术中的标准具效应

建立了一套高灵敏度调谐式连续波腔衰荡光谱测量系统,该系统以分布反馈式(DFB)半导体激光器作为光源,利用其电流调制及调谐的特征进行衰荡和腔损耗谱测量,系统重复测量精度约为0.65×10-6.对实验中出现的标准具效应进行了实验和理论分析,证实了这种效应来自衰荡腔的外部弱反射,并通过分析找出了系统中主要的反射面源.提出了标准具效应的软、硬件消除方法,实验结果表明,软件处理中数据拟合的标准误差约为0.4×10-6,硬件改进后腔损耗谱振荡起伏标准差由原来的9.2068×10-6减少为0.4561×10-6.     

腔长变化对连续波腔衰荡技术测量的影响

为了阐明腔长变化对测量的影响,在考虑入射光源光谱线宽的情况下,采用腔衰荡法和多光束干涉等有关理论,就两种极限情况下腔长变化对连续波腔衰荡法测量的影响进行了分析和数值模拟,并据此讨论了一般情况下腔长变化给测量带来的影响。分析表明,腔长变化主要使衰荡腔谐振频率变得不稳定,从而使得衰荡腔出射光功率及其衰荡特征发生变化,进而给测量带来严重误差,这将为分析该技术测量误差来源以及提高其测量精度提供理论指导。     

探测器的响应特性及对连续波腔衰荡技术测量的影响

对近红外探测器PDA400的响应特性进行了测试,并就探测器响应特性对连续波腔衰荡法腔损耗测量结果的影响进行了理论分析和实验研究.通过求得的探测器线性响应情况下的响应函数,推导出衰荡信号输入时探测器的输出信号线形,发现原本应呈单指数衰减的信号变为了双指数衰减.根据探测器响应时间的测试结果,针对PDA400探测器增益设置为20 dB,40 dB两种典型情况下的衰荡信号拟合进行了研究.提出了针对不同探测器增益设置(不同响应时间)时的衰荡信号数据处理方式,并进行实验验证,消弱了探测器响应特征对腔损耗测量结果的影响.最后就探测器非线性响应情况下的衰荡数据处理作了讨论.     

机抖陀螺锁区补偿的角度随机游走改善分析

二频机抖陀螺每个抖动周期要两次经过锁区,每次过锁区时的随机误差会使激光陀螺产生随机游走。在工程上实现了二频机抖陀螺的锁区补偿,并采用Allan方差方法分析了锁区补偿前后输出数据的角度随机游走,实验结果表明,锁区补偿后随机游走具有大幅度的改善。首次报道了机抖激光陀螺中锁区补偿对角度随机游走的改善。     

用于连续波腔衰荡法测量的LD驱动电路设计

为了将半导体激光器应用于连续波腔衰荡法腔损耗测量,设计了半导体激光器的驱动电路.该电路由调制、驱动、温控等模块组成,在采用多光束干涉理论对连续波腔衰荡法测量原理进行分析和数值模拟的基础上,提出了驱动电路各模块的参数要求,对该电路各参数进行测试后,应用该电路建立了连续波腔衰荡法腔损耗测量系统,并进行了实验.经测试得知,在保证半导体激光器安全工作的前提下,该电路对于半导体激光器的关断时间约为60ns,对半导体激光器的温度控制精度优于0.01℃;对某单程腔损耗约为50×10-6的衰荡腔测试表明,腔损耗测量精度优于1%.结果表明,该电路达到理论设计要求,可应用于高精度腔损耗测量.     

基于深度学习的UWB NLOS传播影响抑制技术研究

随着智能技术和设备的不断发展,精确定位技术在军事领域的应用越来越广泛,其应用场景涵盖室外和室内环境。全球卫星导航系统定位技术在室外环境中定位精度高,提供信息丰富,应用十分普遍。然而,由于墙壁、树木、玻璃等障碍物的遮挡,其在室内环境中的定位精度明显下降。超宽带技术以其定位精度高、时空分辨率强、传输速率快、成本低而显示出明显的优势。在室内环境中,各种障碍物使超宽带系统的基站和标签之间的传播通道被阻挡,由于超宽带信号的非视距传播现象,超宽带系统的定位精度明显下降。文中基于深度学习技术,提出了一种深度神经网络用于超宽带非视距传播影响抑制,该深度神经网络兼具ResNet网络和Non-local模块的优点,既可防止网络层数增加时网络性能不升反降的问题,也可捕获输入数据的全局特征,建立超宽带系统原始信道脉冲响应和测距误差之间的映射关系。相关实验结果显示,该方法可将超宽带系统在非视距传播条件下的测距平均绝对误差从0.1242 m降低至0.0681 m。与传统方法相比,该方法可消除人工统计超宽带信号波形特征耗费大量时间的缺点,可进一步提高超宽带系统在非视距传播条件下的定位精度,具有鲁棒性强、应用范围广的优点,可为军事领域室内高精度定位提供技术支撑。     

模式失配对连续波腔衰荡技术测量的影响

对连续波腔衰荡技术中的模式失配对测量结果的影响进行了理论分析和实验研究。在腔菲涅耳数较大时,基于高斯光束的参数q变换规律及模式耦合有关理论,分析和模拟了引起模式失配的两个主要因素——光束半径失配和相前曲率失配对一般稳定腔连续波腔衰荡法测量的影响,并进行了实验验证。结果表明,当腔的菲涅耳数较大时,模式失配主要影响无源腔出射光功率的大小,而对其衰荡特征影响不大。在同等模式耦合条件下,选择功率大的光源及聚光面积大的探测器有利于提高测量精度。