光纤放大器作为分布式光纤传感系统实现超长距离、超低损耗传输必不可少的光学器件, 其噪声特性对于系统整体性能有着至关重要的影响。微分干涉型分布式光纤传感系统中必须使用宽谱光源, 同时探测终端也需采用宽谱探测, 因此研究EDFA在宽光谱系统中的噪声对于传感系统整体性能的提升有着重要意义。文中研究了EDFA增益对宽谱光源波长与功率的响应关系, 得出了可描述这一关系的增益响应曲线, 并依此提出了一种可表征EDFA放大宽谱光源的噪声的估测方法, 总结了EDFA放大宽谱光源时的噪声规律。
宽光谱 噪声 估测 EDFA EDFA broadband spectrum noise estimation 红外与激光工程
2019, 48(7): 0717006
1 上海市计量测试技术研究院,上海201203
2 复旦大学,上海200433
基于Altera公司FPGA芯片,提出了一种基于双频激光干涉仪系统中数字相位计的实现方法。该相位计用于测量系统中被测信号 和参考信号之间的相位差角度,间接测量激光干涉仪的光程差信息。被测信号经过光电接收器以及A/D模数转换成数字信号送到FPGA芯片中,与FPGA内建的查找表参考信号做正交相关法解调运算,得到一组X-Y值,再利用CORDIC算法计算 arctan函数获取相位差,最后计算出干涉仪的光程差,算法的全过程使用FPGA硬件实现。实验结果表明,该相位计使双频激光干涉仪的相位差测量精度在0.01°以内。
数字相位计 双频激光干涉仪 CORDIC算法 digital phasemeter dual frequency laser interferometer FPGA FPGA CORDIC algorithm
1 复旦大学 材料科学系,上海 200433
2 上海复旦智能监控成套设备有限公司,上海 200433
针对水下安防这个特殊领域,介绍了一种基于微分干涉原理的全光纤水下声音传感系统。系统光路采用改进的Sagnac结构,利用宽光谱光源,实现了以相位压缩原理为基础的微分干涉,相较传统干涉结构,本系统基于干涉光束共光路的特性,只响应振动等动态变化的物理量,自动屏蔽温度起伏等静态、准静态干扰因素,使其在保持传统光学干涉类传感器高灵敏性的同时,又克服了传统干涉类传感器不稳定的缺点。该系统的水下部分仅由光纤及其无源器件组成,适应水下长期工作环境。实验验证了该方法可行、有效。
水下侦听 光纤 微分干涉 传感器 submarine listening fiber differential interference sensor
中国地质大学材料科学与工程学院, 北京100083
研究了碳酸根和硼酸根的二元锌铝水滑石的X射线衍射, 拉曼和红外光谱特征。 采用一步水热共沉淀法, 分别制得结晶良好的层间为碳酸根和硼酸根的二元锌铝水滑石。 X射线衍射分析显示, 硼酸根插层后水滑石（003）特征衍射峰向小角度移动, 峰型尖锐, 水滑石通道高度从0.28 nm增加至0.42 nm; 红外光谱和拉曼光谱特征表明, 硼酸根插层后, 碳酸根的红外和拉曼特征峰消失。 层间硼酸根以B3O3(OH)-4, B4O5(OH)2-4和B(OH)-4三种形式存在。 随层间离子的不同, 与羟基相关的红外光谱和拉曼光谱峰位均有所改变。 研究结果表明以硼酸三正丁酯为插层剂, 可获得单一相、 纯度较高的硼酸根型锌铝水滑石, 拉曼光谱可准确探测水滑石层间阴离子变化对其结构和性能的影响。
水滑石 拉曼光谱 红外光谱 有机硼酸盐 Hydrotalcite Infrared spectra Raman spectra Organic borate
1 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
2 南京航空航天大学理学院，南京 266017
3 青岛大学理工学院物理系，山东 青岛 266071
提出一种光瞳滤波器来同时实现横向超分辨和轴向焦移效应的电控制．该光瞳滤波器由两偏光镜及包含有径向双折射元件的任意偏振态的电控旋光器组成．利用径向双折射元件对光偏振态的空间调制作用，结合旋光器对任意偏振态光的旋光作用，与两个偏光镜结合，实现了空间偏振态的重新分布．利用庞加莱球及琼斯理论进行了分析，结果表明，借助这种电致位相延迟来实现的偏振态调制效应，可同时实现横向超分辨与轴向焦移效应．对能够同时获得横向超分辨与轴向焦移的情况进行了分析，得到了系统各组成参量及电光调制范围．
物理光学 径向滤波器 横向超分辨 焦移 电光调制 Physical optics Radial birefringent filter Transverse superresolution Focal shift Electrooptical modulation
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
提出了一种新颖的激光测距方法。该方法避开了传统激光测距法中使用复杂辅助电子设备对脉冲计时或比较相位差的过程,而主要通过光学手段分析和提取待测距离信息,最终通过比较大量光子数目的方法求得待测距离。并利用单轴晶体的双折射和全内双反射性质,用特殊结构的单块LiNbO3晶体设计了实施该方法的主体装置。结果表明,该激光测距法同目前普遍使用的激光测距法相比,不但简化了结构,而且有很高的测距精度,从而为激光测距开拓了一种新的思路。
光学测量 激光测距 电光调制 双折射 全内双反射 光子统计
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 青岛大学理工学院物理系, 青岛 266071
提出利用电控径向双折射光瞳滤波器实现横向超分辨性能参量的调制与轴向扩展焦深。该光瞳滤波器由两个平行偏光镜,一个电光晶体与一个径向对称双折射晶体组成。分析了电光晶体与径向双折射元件对光偏振态的空间调制作用,通过控制电光晶体的相位延迟实现径向中心处初始偏振态的控制,与径向双折射元件横向偏振态调制结合,实现了庞加莱球上偏振态演变路径与阶段的控制,从而对焦点附近偏振态进行空间调制以实现光强的重新分布。研究结果表明,外加电场调制可以实现横向上超分辨性能的调控以及轴向上焦深的扩展,并可得到相应的电光相位延迟范围。
信息光学 偏振态 电光调制 横向超分辨 扩展焦深
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
二维编码阵列是编码孔径成像的关键部件,它直接决定着再现的层析图像的质量。目前仍没有一种理想的二维阵列既具有较高的量子收集率,又具有良好的层析成像特性。采用一种新的方法——分割矩阵(DIRECT)全局优化算法,设计二维阵列,该算法适用于多变量“黑盒”问题的求解,并且具有比其他优化算法更快的收敛速度。其目的是设计一类自相关函数旁瓣最大值为1,同时具有最大填充率的二维编码阵列。理论分析及实验结果表明:用该算法搜索得到的二维阵列既具有较高的量子收集率,又具有良好的层析成像特性。
成像系统 三维成像 编码孔径成像 全局优化 分割矩阵算法 二维阵列
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
提出了一种利用电光双折射网络实现的光波波形综合器。该综合器由偏振器、多块具有电光效应的双折射晶体和补偿器组成，输入余弦信号，组成一多级电光双折射网络。利用琼斯理论对该综合器进行了理论分析，根据扩展傅里叶级数系数正向对比法，实现了其他类型的周期性时域波形。给出一类三元综合器的分析与设计方法，得到合成矩形波与三角波所需的多组结构参量，并对输入信号误差及方位角误差对波形的影响进行了分析
光电子学 电光综合器 偏振干涉 扩展傅里叶级数系数对比法 波形
