1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
水下激光通信由于受水体吸收和散射的影响，信号传输过程中能量衰减严重。基于光子计数的激光通信具有极高的探测灵敏度，是抑制信号衰减、提高通信距离的有效方法。传统的光子计数通信是通过检测单光子探测器有无电脉冲输出来实现通信数据还原的，通信误码率容易受到背景光噪声的影响。针对这一问题，提出并研究了一种改进方法，首先在通信接收端利用单光子探测器将光子转换为电脉冲，然后通过统计单位比特时间内的电脉冲数目来还原通信数据。实验结果表明：提出的方法能够在通信波长为532 nm、通信速率为50 kb/s、信噪比为5.14的情况下，实现84.24 bit-1的探测灵敏度。所提出方法能够为高灵敏度水下激光通信提供一种新的技术思路。
光通信 水下通信 无线光通信 光子计数
西安电子科技大学物理与光电工程学院，陕西 西安 710071
利用差动激光多普勒探测法，研究了能够探测尾流中气泡和湍流分布的光学诊断方法。实验研究了模拟尾流场中运动气泡及湍流的后向散射光的多普勒频移谱特性。采用差动相干探测法获得了模拟尾流场的流速，测量值与实际流速误差小于1.5％。实验结果表明：相干光束夹角对散射光频移量具有明显影响，散射光多普勒频移量随两相干光夹角的增大而增大；气泡运动引起的频移主要集中在低频端，为一宽带谱；并且频移谱的宽度随气泡数密度的增大而增大。频谱的这一特征可作为舰船尾流识别的判据之一。
尾流检测 激光多普勒技术 后向散射 detection of simulation wake laser Doppler technique backscattering 红外与激光工程
2015, 44(12): 3525
西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
以检测参量为主线，综述了国内尾流光学检测近15 年的发展历程。归纳了已有的连续激光散射强度检测、成像检测、脉冲回波检测和偏振检测等四大类不同的尾流光学检测方法，介绍了不同检测方法的基本原理、发展以及存在的问题。结合检测的新方法、信号处理与抗干扰技术、建立尾流特性数据库和拓展相关应用对尾流光学检测的进一步研究进行了展望。
海洋光学 尾流光学检测 Mie 散射 蒙特卡罗模拟 激光与光电子学进展
2014, 51(12): 120004
西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
提出了一种基于气泡群后向散射光多普勒频移谱特性的舰船尾流检测方法。利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对尾流区运动气泡群后向散射激光多普勒频移谱进行了理论模拟，分析了气泡数密度和速率分布对后向散射光信号多普勒频移谱特性的影响。在此基础上，利用差动型激光多普勒探测方法，实验研究了模拟尾流气泡群后向散射光多普勒频移谱特性，实验结果与理论模拟基本符合。研究表明，随着尾流中气泡数密度和速率分布范围的增大，后向散射光信号的多普勒频移谱的幅度、截止频移也随之增大。这证明了激光后向散射多普勒频移谱特性分析法可作为一种有效的尾流检测方法。
海洋光学 尾流气泡检测 激光多普勒技术 后向散射 频移谱
1 西安电子科技大学技术物理学院, 陕西 西安 710071
2 中国船舶重工集团公司第705研究所, 陕西 西安 710075
为探索舰船尾流后向光学检测方法，研究了尾流气泡对水中激光脉冲后向散射特性的影响。首先基于Fournier Forand 体积散射函数，利用蒙特卡罗(Monte-Carlo)方法理论分析了近距离尾流气泡对激光脉冲后向散射特性的影响。然后，采用蓝绿激光脉冲作为光源，实验研究了模拟尾流气泡对激光脉冲后向散射信号的影响。研究表明，尾流气泡的存在会使得激光脉冲后向散射信号前沿位置在时域左移，后沿位置在时域右移，信号时域宽度增加，能量增强，峰值增大且位置在时域左移。最后根据研究结果提出了一种基于激光脉冲后向散射信号特征变化的舰船尾流气泡后向检测方法。
海洋光学 尾流气泡检测 蒙特卡罗(Monte-Carlo)方法 激光脉冲 后向散射
西安电子科技大学技术物理学院, 陕西 西安 710071
基于光折变自弯曲相继四波混频多作用区理论，利用类电子学观点建立了多作用区互抽运相位共轭效应(MPPC)输出特性的理论计算模型。根据此模型数值模拟了作用区之间振幅传输系数对MPPC阈值耦合强度以及反射率的影响,发现振幅传输系数越低，MPPC所需要的阈值耦合强度越高，且在相同的耦合强度下，其输出反射率越低。实验研究了鸟翼式互抽运相位共轭器的输出特性，获得了器件反射率随入射位置变化的曲线，并建立了四作用区鸟翼式互抽运相位共轭器输出特性的理论模型，数值模拟与实验结果基本一致。
非线性光学 互抽运相位共轭效应 类电子学 四波混频 光学学报
2011, 31(12): 1219001
1 西安电子科技大学技术物理学院501教研室，西安 710071
2 西安西普电力电子有限公司，西安 710072
阐述了波前相位复用技术记录和再现体全息光栅的原理；运用波耦合理论，从衍射波的一阶微分方程推导出多重体光栅对随机波前相位的选择性衍射；构造了一个复随机过程函数，并利用其相关函数得到了随机波前相位编码体光栅实现无串扰再现的充分必要条件；给出了理论上分析多重体光栅对随机波前相位选择性衍射的一种方法．
波耦合理论 体全息光栅 随机波前相位编码 选择性衍射 Coupled wave theory Volume holographic gratings Random wave front phase encoding Diffraction selectivity
西安电子科技大学技术物理学院501教研室，西安 710071
依据Mie理论光散射在0°和180°有明显增强的结论，应用自行设计的模拟尾流后向散射光功率实验系统在632．8nmHe－Ne激光器直接照明和扩束后照明两种条件下，对模拟尾流后向散射光功率衰减特性进行了研究．结果表明，用后向散射光功率进行探测时，考虑到散射光在水中传播的衰减，对近距离分布的气泡，使用扩束光照明效果较好；对较远距离分布的气泡，使用细光束照明效果较好，其可探测的距离要比扩束光远．
尾流 气泡 后向光散射 光功率 Ship wake Air bubble Backward scattered light Backward scattered light power
西安电子科技大学技术物理学院501教研室，西安 710071
利用自行设计制作的尾流模拟系统产生气泡，应用散射光空间频谱测量分析系统，对水中气泡群的后向散射光空间谱强度分布进行测量和分析，研究了不同探测距离的散射光衰减对其强度分布的影响．结果表明，在气泡密度、大小分布不变的情况下，扩束光照明时，由于参与光散射的气泡数目增加对散射光在水中传播衰减的补偿，散射空间谱强度分布的峰值和半宽值均不随探测距离变化；而细光束照明时，散射谱强度分布峰值随探测距离的增加而减小，半宽值则逐渐增大．所以在远距离探测时，细光束的探测效果好．
后向散射光 空间谱强度 半值宽度(FWHM) 探测距离 尾流 Backward scattered light Spatial spectrum intensity FWHM(Full Width at Half Maximum) Detecting distance Ship wake
1 Xi'an Institute of Optics & Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Xi'an 710068
2 Department of Instrumental Engineering, Xi'an Institute of Technology, Xi'an 710032
Chinese Journal of Lasers B
1998, 7(2): 132
