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Abstract
National Key Laboratory of Tunable Laser Technology, Institute of Opto-Electronics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China
Fast and stable phase control is essential for many applications in optics. Here, we propose an all-fiber all-optical phase modulation scheme based on a Fabry–Perot interferometer (FPI) and an Er/Yb co-doped fiber (EYDF). By using the EYDF as an F-P cavity via rational design, a phase shift with a modulation sensitivity of 0.0312π/mW is introduced to the modulator. The phase shifts in the EYDF consist of a thermal phase shift and a nonlinear phase shift with a ratio of 19:1, and the corresponding temporal responses of the modulation are 204 ms and 2.5 ms, respectively. In addition, the compact FPI is encapsulated to provide excellent stability for the modulator.
in-line Fabry-Perot interferometer nonlinear phase shift all-optical phase modulation Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 041901
1 中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院，北京 100083
2 中国空间技术研究院 钱学森空间技术实验室，北京 100094
3 哈尔滨工业大学 可调谐激光技术国家重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080
设计并研制出一种基于超材料的宽带微波/红外兼容隐身结构器件，该结构包括基于氧化铟锡（ITO）薄膜制备出的红外隐身层、微波吸收层和微波反射层，红外隐身层由圆环镂空结构的频率选择表面组成，微波吸收层由周期和方阻均不同的方环结构组成，微波反射层由连续的导电薄膜组成。各层由厚度不同的聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）隔开。结果表明此结构能够在2∼18.6 GHz范围内实现90%以上的吸收，其红外发射率低于0.3。
1 哈尔滨师范大学计算机科学与信息工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150052
2 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
3 黑龙江工程学院理学院, 黑龙江 哈尔滨 150050
相位调制多普勒激光雷达可以兼顾直接探测多普勒激光雷达和相干探测多普勒激光雷达两者的优势。但由于其存在自身频移测量动态范围不足的问题,在实际的应用中受限。为了解决这一问题,提出了一种“星迹图”方法,这种方法是将相位调制鉴频参量进行正交分解,利用他们在二维或三维坐标系中变化的性质来进行信号光频移测量,并对其测量灵敏度和误差进行理论建模。该方法既有效保持了原有方法的优势,又大幅度提高了频移测量的动态范围。理论研究证明,该方法可以将测量动态范围提高约9倍。并在实验上,通过对目标的测量证明了该方法的正确性和有效性。
遥感 激光雷达 多普勒频移 相位调制 拍频
1 哈尔滨师范大学计算机科学与信息工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150052
2 黑龙江工程学院电气与信息工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150050
3 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
为了充分利用相位调制信号中的多普勒频移信息,将相位调制信号的直流和拍频分量中的鉴频参量相结合,构造出一个新的鉴频参量。在理论和实验上,通过依次比较表明新鉴频参量继承了相位调制拍频信号振幅多普勒频移测量方法的特点和优势,相比之下,测量动态范围约提高1倍,测量精度约提高6倍。为了有效利用闲置的回波信号光功率,提出了基于新鉴频参量的双边缘相位调制多普勒频移测量方法,在理论上证明其可将测量灵敏度提高1倍。
遥感 激光雷达 多普勒频移 相位调制 拍频 法布里-珀罗干涉仪
1 黑龙江工程学院 电气与信息工程学院, 哈尔滨 150050
2 哈尔滨师范大学 计算机科学与信息工程学院, 哈尔滨 150052
3 哈尔滨工业大学 可调谐激光技术国家级重点实验室, 哈尔滨 150001
提出了一种新的激光多普勒频移测量方法, 该方法以相位调制拍频信号振幅和相位作为自变量定义新函数, 并以该函数作为多普勒频移鉴频参量, 将两类相位调制激光多普勒频移测量方法结合.理论上将该方法的鉴频曲线、灵敏度曲线以及误差曲线等与两类相位调制方法的相应曲线进行比较, 发现该方法不但继承了相位调制拍频信号振幅方法的工作方式, 能够对小频移量进行测量, 而且吸收了相位调制拍频信号相位方法的测量能力, 具有更高的测量灵敏度和动态范围.通过实验对硬目标反射的频移可控信号光进行测量, 证明了理论的正确性, 而且通过调整平移参数, 可以使该方法的测量动态范围提高约26.8%, 更适合对高多普勒频移量进行测量.
激光雷达 多普勒频移 相位调制 拍频 Fabry-Perot干涉仪 Lidar Doppler shift Phase modulation Beat frequency Fabry-Perot interferometer
1 哈尔滨师范大学计算机科学与信息工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
提出了利用基于LabView可视化语言的虚拟数字锁相技术对相位调制激光多普勒频移测量方法的鉴频参量进行测量的方法，并对其进行了理论与实验研究。为了防止待测信号与参考信号通道间的干扰以及在参考信号传输过程中混入噪声，该虚拟数字锁相技术采用参考信号内部生成的方法。为了保证参考信号与待测信号之间的同频性以获得精确的鉴频参量测量结果，在该虚拟数字锁相技术中引入了虚拟数字锁相环来实时精确捕获待测信号频率。通过利用其对实际信号光相位调制信号的测量，证明了该虚拟数字锁相鉴频参量提取方法的正确性和可行性。
多普勒频移 相位调制 锁相技术 信号处理 光学学报
2015, 35(s1): s112001
哈尔滨工业大学 可调谐激光技术国家级重点实验室, 哈尔滨 150080
对相位调制拍频信号随信号光频率变化规律进行分析, 发现拍频信号相位参量的频谱包含两个在值域上彼此分开的单调边缘, 表明利用拍频信号的相位参量可以进行多普勒频移测量.如果利用拍频信号振幅参量对出射激光进行工作点锁定, 其多普勒频移测量范围是Fabry-Perot干涉仪边缘技术的两倍.理论分析拍频信号振幅和相位参量的提取方法, 表明基于此拍频信号相位参量的测量方法无需进行信号光能量检测, 与Fabry-Perot边缘技术方法相比, 结构更简单, 且少了一条外部噪音混入的通道.为了对该多普勒频移测量方法定量分析和参量优化, 利用误差合成原理以及计算机仿真, 推导出其测量误差公式.根据测量原理搭建了实验系统, 用频率可调光纤激光器的输出光模拟多普勒频移信号光进行测量, 结果表明鉴频参量及其误差分布曲线的测量结果与理论分析相符合.
多普勒频移 相位调制 Fabry-Perot干涉仪 拍频 Doppler shift Phase-modulating Fabry-perot interferometer Beat frequency 光子学报
2014, 43(11): 1112001
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150008
为了能够对相位调制激光多普勒频移测量方法进行定量分析以及优化设计，使其在实际应用中获得最佳测量结果，从该多普勒频移测量方法的工作原理出发，对其测量误差分布规律进行了理论与实验研究，建立了该方法的测量误差模型。并利用该模型对此测量方法的频移测量精度等方面受相位调制频率和相位调制深度的影响进行了理论研究，发现当相位调制频率为Fabry-Perot干涉仪透射率曲线半峰全宽的0.63倍以及相位调制深度为1.08时，该方法的测量精度可以达到最高。
物理光学 遥感 多普勒频移 相位调制 拍频
哈尔滨工业大学 可调谐(气体)激光国防科技重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
以Cr4+:YAG为饱和吸收体，体布拉格光栅为耦合输出窗，研究了被动调Q闪光灯泵浦Nd:YAG单纵模激光器.通过扭转模腔和体布拉格光栅相结合的方式获得单纵模输出，提高了单纵模输出能量及稳定性.对于不同初始透过率的Cr4+:YAG晶体，得到了单纵模输出能量和脉宽的曲线.单纵模激光最大线宽约为78 MHz.最大单纵模单脉冲输出能量为20.8 mJ，最小的脉宽为13.2 ns，最大峰值功率为1.18 MW.
单纵模 被动调Q 反射式体布拉格光栅 single-longitudinal-mode passively-Q Cr4+:YAG Cr4+:YAG Nd:YAG Nd:YAG reflective volume Bragg grating
哈尔滨工业大学 可调谐激光技术国家级重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
采用带有标准具的Fox-Smith谐振腔产生了稳定可调谐的单纵模TEA CO2激光输出。对干涉腔反射率的数值模型进行了研究,讨论了失谐角、子腔的匹配等因素对模式选择的影响,并且进行了实验验证。实现了10.6 μm单纵模激光输出,能量140 mJ,重复率达到90％,腔内元件没有受到损伤。
激光器 TEA CO2激光器 单纵模 可调谐
