1 海军工程大学 兵器工程系，湖北 武汉 430033
2 中国舰船研究院，北京 100101
3 海军大连舰艇学院，辽宁 大连 116013
为了实现高灵敏度、宽频响应的光纤型加速度传感器，以光纤激光器作为加速度传感器的传感元件，建立了光纤激光加速度传感系统，并对该系统的传感原理、灵敏度和谐振频率等性能进行了分析和实验。采用竖直式加速度传感器结构，结构中的传感组件主要由质量块和中空的细钢管组成，光纤激光器受预应力作用后粘接在钢管内部，在加速度作用下，钢管产生的应变引起光纤激光器的应变和折射率发生改变，导致光纤激光器的出射波长随之发生改变，然后使用干涉解调技术检测出波长的动态变化，即可获得波长中包含的加速度振幅和频率信息。实验结果表明，在20～1 250 Hz频段内，竖直式光纤激光加速度传感器的灵敏度约为-126.2 dB［参考值1 rad/(μm/s2)］，频响曲线的波动幅度在±1.9 dB范围内，加速度响应动态范围为77.46～170.26 dB［500 Hz频点，参考值1 μm/(s2·Hz1/2)］，加速度分辨率优于0.01 m/s2。
光纤激光器 加速度传感 竖直式结构 干涉解调 fiber laser acceleration sensor vertical type interferometric interrogation
1 海军工程大学 兵器工程系， 武汉 430033
2 中国船舶重工集团公司研究中心， 北京 100192
为了降低传感器系统的成本及体积,利用光纤激光传感单元的特性，采用光开关选通的光纤激光水听器时分复用技术，构建了实用的基于光开关的4元光纤激光水听器时分阵列。进行了理论分析和实验验证，分析了使用光开关选通的光纤激光水听器时分复用阵列方案的选通脉宽和损耗，指出了各通道光脉冲对干涉信号的采样率的限制因素。结果表明，光开关选通的光纤激光水听器时分阵列可以很好地完成复用信号的采集和复用，实验中4元时分复用水听器相邻通道的串扰为-17dB。
传感器技术 水听器阵列 时分复用 光开关 光纤激光器 sensor technique hydrophone array time division multiplexing optical switch fiber laser
太原理工大学 物理与光电工程学院，山西 太原 030024
大气湍流是影响光学成像系统分辨率不可避免的因素之一。为了研究大气湍流内外尺度、湍流轮廓线及探测高度对光学成像系统分辨率的影响，根据光学成像系统积分分辨率理论及修正Von Karman湍流谱，推导了斜程传输路径下考虑湍流内、外尺度的光学成像系统的分辨率积分公式。数值计算中应用ITU-R公布的随高度变化的大气折射率结构常数模型，结果表明：湍流内尺度对光学成像系统分辨率的影响要远小于湍流外尺度对分辨率的影响，而湍流内尺度又限制着外尺度对光学成像系统分辨率的影响；斜程传输时，湍流轮廓线的影响大于外尺度对积分分辨率的影响；光学成像系统分辨率在近地面受近地面大气结构常数的影响大，而当高度大于5 000 m时，光学成像系统分辨率受风速的影响大。
大气光学 光学成像系统 积分分辨率 湍流内、外尺度 修正Von Karman谱 atmospheric optics optical imaging system integral resolution turbulence inner outer scale modified Von Karman spectrum
1 厦门大学材料学院, 福建 厦门361005
2 中山大学化学与化学工程学院, 广东 广州510275
3 中山大学物理科学与工程技术学院, 广东 广州 510275
4 广东工业大学材料与能源学院, 广东 广州510006
固体表面反射光与其折射指数之间存在余弦函数关系, 而折射指数的均方起伏又和固体表面的密度和浓度起伏有关。因此从反射光的变化可以反映材料内部结构的一些变化。基于此理论指导, 本文利用同步扫描光谱(SSS)方法, 即荧光光谱仪的同步扫描模式进行反射光的检测, 成功地监测了聚己内酯(PCL)薄膜在铜片上的熔融和非等温结晶过程。PCL薄膜的SSS谱图出现了两个明显的荧光光谱仪的光源峰(467和473 nm), 利用这两个峰的信息可以表征聚合物的熔融和结晶过程中分子链结构的变化。采用SSS方法表征分析得到了PCL的热动力学和结晶动力学参数, 其结晶Avrami exponent n为2.8～3.2, 平均值为3.1, 表明PCL的非等温结晶遵循异相成核、三维球晶生长机理。这些与差示扫描量热仪(DSC)得到的参数一致。研究结果表明SSS方法是一种简单、有效的原位测试聚合物熔融和结晶动态过程的方法。此外, SSS方法是一种基于荧光光谱仪的具有普适性的光谱方法, 对发光和不发光固态聚合物均可以检测研究。
同步扫描光谱 热动力学 结晶动力学 聚合物 Synchronous scanning spectrum Thermodynamic Crystallization kinetics Polymer 光谱学与光谱分析
2014, 34(9): 2320
1 太原理工大学物理与光电工程学院， 山西 太原030024
2 西安电子科技大学物理与光电工程学院， 陕西 西安 710071
3 中国石油大学理学院物理与光电工程系， 山东 青岛 266580
卫星上的角反射器在空间探测、跟踪目标时不可避免要受到大气湍流的影响，湍流效应会使光强产生明显的起伏，即光强闪烁，严重影响探测信号的质量。为了探索大气湍流的内外尺度对闪烁效应的影响，基于随高度变化的ITU-R大气折射率结构常数模型，应用受内、外尺度影响的湍流折射率起伏功率谱，对激光从发射机到角反射器和从角反射器到接收机双斜程路径回波的闪烁指数进行了研究，推导了反射器回波闪烁指数与菲涅耳率的变化关系。数值计算结果表明：在弱湍流区，湍流内尺度对回波闪烁指数的影响大于外尺度；在强湍流区时，随着外尺度的增大，回波的闪烁指数也在增加，且大于内尺度对闪烁指数的影响。
大气光学 闪烁指数 反射器回波 菲涅耳率 中国激光
2014, 41(s1): s113002
太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
为了研究大气湍流的闪烁效应对合成孔径激光雷达成像的影响，基于Kolmogorov湍流谱模型，根据Mellin变换技术及随高度变化的大气湍流结构常数模型推导了大气湍流中激光波束斜程传输时接收机处波束的对数振幅方差；数值分析了不同目标高度、不同波长情况下对数振幅方差随传输距离的变化关系；利用此结果根据大气湍流中激光反射回波闪烁效应的概率密度函数对大气湍流中未经滤波的合成孔径激光雷达成像进行仿真，结果表明随着波束对数振幅方差的增加即湍流强度的增加，图像变得越来越模糊。特别当湍流接近饱和时，目标几乎无法识别，影响成像系统的分辨率。
大气光学 大气湍流 合成孔径激光雷达 闪烁效应 对数振幅方差 光学学报
2013, 33(s2): s228002
太原理工大学 物理与光电工程学院, 太原 030024
根据光波斜程传输理论以及随高度变化的ITUR大气折射率结构常数模型，考虑内尺度及从发射机到目标和从目标到接收机双斜程路径影响的条件下，应用修正Hill湍流折射率起伏功率谱，对反射器目标激光回波闪烁指数进行了研究。推导了回波闪烁指数随菲涅耳率的变化关系，数值分析了不同内尺度、传输距离、激光波长以及目标高度对回波闪烁指数的影响。结果表明：内尺度和目标高度对回波闪烁指数的影响要远大于波长和传输距离的影响。
大气光学 斜程湍流 目标回波 闪烁指数 修正Hill谱 atmospheric optics turbulence in slant path target’s echo wave scintillation index modified Hill spectrum
1 南京工程学院通信工程系,南京,210013
2 安徽移动通信有限责任公司,合肥,230061
3 解放军理工大学通信工程学院通信工程系,南京,210007
介绍了卫星间激光通信系统的构成,分析与比较了星间非相干的IM/DD系统和相干光通信系统的性能.指出对于同步卫星间这种超长距离的光通信系统,高的接收灵敏度是至关重要的,因而相干光通信技术更有优势;但对于中低轨道卫星光通信系统,由于多普勒效应的影响,采用IM/DD技术更为恰当.
激光通信 星间链路 相干光通信 多普勒频移
