基于黑板灯透镜的复合非对称主动偏光设计研究及应用

黑板照明是影响课堂教学质量的关键因素之一,黑板照明产品光学设计是保证黑板照明质量的先决条件,标准严格的安装要求也是实现最终设计的重要闭环,因此从设计、选型、工艺、安装及测试验收全链条的把控才能保障高质量黑板照明的成功应用。本文结合以上影响因素及市场产品现状,模拟和分析不同因素对讲台区域照明光品质和光健康的影响,提出一种基于复合型非对称主动偏光设计的黑板照明策略,为照明设计师和终端应用客户提供设计建议,为儿童青少年视力健康保驾护航。     

大口径空间相机反射镜高反膜研究进展

大口径反射镜高反膜是大口径空间相机光学系统中的重要光学元件。为了观测到更多的目标、获取更多的地球以及空间观测信息,对大口径空间相机的反向射膜提出了更高要求,即要求有更宽的工作谱段和更高的反射率,还要提升基底光学性能,降低空间环境对高反膜性能的影响以及降低薄膜应力等等。对近年国内外天基大口径空间相机反射镜高反膜研究进行了综述,概述了针对以上要求所取得的成果。尽管高反膜的设计制造仍面临许多困难,但随着研究的深入与新方法的提出,这几方面难点已基本找到解决的途径。     

面向电子战射频光传输的宽带射频信号杂散产生机理及优化方法

针对电子战系统的宽带射频信号波分复用传输,通过理论分析给出了微波光子链路中各关键参量对杂散信号的影响规律,提出了非均匀信道间隔分配的除杂优化方法。该方法通过微调各通道的波长,使四波混频产生的杂散频率超过电子战接收机带宽,从而降低杂散对系统的影响。该方案实现简单,且无需改变现有电子战系统架构,具有较好的工程实现性。实验结果表明:与等波长间隔相比,5通道非均匀波分复用信号传输1 km时,在接收机带宽内四波混频引起的杂散得到了显著优化,动态范围提升了26 dB以上。     

基于压缩感知的BOTDA性能增强方法

为了提高布里渊光时域分析系统(BOTDA)在长距离监测应用中的实时性,提出了一种基于压缩感知的布里渊光时域系统实时性增强方法。该方法包含稀疏表示、随机采样和信号重构三个部分。首先采用K-均值奇异值分解算法获得布里渊增益谱的稀疏表示,然后通过高斯随机采样和正交匹配追踪算法进行布里渊增益谱重构。为了验证所提方法的性能,仿真生成了不同信噪比水平的布里渊增益谱,搭建了45 km的布里渊光时域系统进行温度传感实验。仿真和实验结果表明:在累加平均次数为100时,所提算法将信噪比提升了6.37 dB,优于累加平均次数3000时的10.13 dB,对应测量时间减少了1/30;采用8 MHz步长数据重构布里渊增益谱,该方法的重构结果与4 MHz步长数据的相关系数为0.9992,对应扫频时间减少了一半。所提算法在保证测量精度的同时提升了测量实时性。     

相位调制微波光传输链路特性分析（特邀）

常规的微波光子系统采用强度调制方式实现微波信号的电光转换,由于调制器采用马赫-曾德尔干涉结构(MZI),系统性能不仅受到自身正弦响应特性的制约,而且需要进行偏置点控制,因此存在动态范围受限、系统控制复杂以及3 dB固有损耗带来的效率不足的问题,而采用相位调制可避免该问题。围绕相位调制光传输链路,为了完成相位调制信号的光电解调,文章提出采用薄膜滤波器通过边带抑制与边带选通两种方式实现相位调制到强度调制的转换,并分析了链路射频性能与器件参数之间的映射关系。实测对比了相位调制与常规强度调制链路之间的传输特性,通过分析可知,在相同链路配置条件下,相位调制链路具有更高的传输效率,而且光滤波带来的均衡作用,使得相位调制链路的3 dB带宽比强度调制链路大两倍。     

基于多参量分布式光纤传感的架空输电线路风振监测分析

输电线路风振可能造成线路闪络、断股和金具疲劳损坏等故障,严重影响电力系统的安全稳定运行,准确和实时地监测线路的风振情况对灾害预警、故障排除和状态评估意义重大。为了解决传统风振监测手段维护困难、可靠性低等缺点,提出了一种基于多参量分布式光纤传感的输电线路风振监测装置。首先介绍了分布式光纤传感的基本原理和设备基本结构,然后利用数值仿真的方法分析了舞动和微风振动时线路的振动频率、幅值特征,论证了利用分布式光纤监测风振的可行性。实验证明,该装置能同时监测输电线路沿线各段的风振及线路内部应力变化情况,其60 km内的定位精度为±50 m,舞动及微风振动频率监测误差分别为0.07 Hz和0.01 Hz。该装置为架空输电线路的风振在线监测提供了新方法。     

光纤电流互感器渐变性故障时频特征辨识

通过时频变换方法分解光纤电流互感器(FOCT)输出信号,获取渐变故障信号特征,是故障分析的关键步骤。针对FOCT渐变性故障信号时域跨度大且劣化过程呈随机性的特点,对输出信号进行跨间隔采样,利用小波包分解算法,根据故障信号频段实现故障信号特征提取,利用相关评价指标对时域特征参数进行筛选,得到表征FOCT劣化趋势的最优特征参数。针对信号特征维度高的特点,提出主元分析法对高维特征降维处理,满足故障特征辨识快速性的需求。实验结果表明：使用6层小波包分解算法,得到64个包含不同频段信号的子序列,对比各个频带能量占比来确定互感器运行状态,能够实现有效辨识渐变性故障特征。     

硅基微波光子波束形成器研究进展

微波波束形成器是相控阵雷达、5G通信基站等射频发射系统中的核心器件。近年来硅基微波光子波束形成器以其带宽大、尺寸紧凑、重量轻、损耗低、抗电磁干扰等优势成为微波光子学中的研究热点之一。文章从微波光子波束形成的基本原理和性能指标出发,总结了近年来应用于微波光子波束形成器的多种集成可调光学真延迟线结构和波束形成网络架构,并介绍了微波光子波束形成系统集成芯片和自动化控制的最新进展,最后对硅基微波光子波束形成器的未来发展进行了展望。     

基于拓扑链路识别的光网络流量数据合成算法

基于深度学习的光网络流量诊断与预测等场景中,由于保密等原因,光链路的流量数据采集和存储工作受限。针对数据量少而无法支撑深度学习的问题,文章提出了一种基于拓扑链路识别的光网络流量数据合成算法,其核心思想是在生成对抗网络框架下,联合基于光网络拓扑的条件生成模型和基于光网络流量的数据合成模型,以自监督的方式合成指定光链路的流量数据。仿真结果表明,所提算法合成的光网络流量数据在自相关系数指标上与真实数据接近且使得基于全连接神经网络的流量预测模型准确率达到95%以上。     

低损耗氮化硅延迟线芯片及组件验证

光控相控阵技术有望解决传统相控阵雷达中电相移器带来的波束倾斜和波形展宽问题,基于光子集成技术的延迟线芯片与波束形成技术受到了广泛研究。本文研制了低损耗MZI步进型延迟线芯片,其延时步进6.4 ps,位数5 bit,最大延时量198.4 ps,波导损耗＜0.1 dB/cm。实现了芯片的模块化封装,延时状态切换速度优于100 μs,1~20 GHz工作频率范围,其电幅度一致性±4.5 dB,相位一致性±23°,光功率一致性±1.5 dB,延时量误差为-0.6 ~+2.0 ps。本文研制了八阵元光控波束形成网络样机,实现了从-35°到+35°的波束扫描,验证了基于低损耗氮化硅延迟线芯片的波束形成技术。