为了解决平面数据点位精度差异性及平面模型常数项解算精度较低的问题, 提出了一种基于最小二乘-加权总体最小二乘(LS-WTLS)的稳健平面拟合方法。该方法采用加权最小二乘模型与稳健估计IGGⅢ方案相结合的方式对平面模型误差项参量进行解算, 然后通过设置阈值剔除粗差数据, 利用最小二乘法对平面模型常数项进行解算, 以此进一步提高了平面模型各参量的解算精度。结果表明,新方法相对于最小二乘(LS)法、总体最小二乘(TLS)法、LS-TLS法、IGGⅢ-LS-TLS法, 其单位权中误差分别提高了53.6%,195.0%,47.5%和5.1%, 平面拟合精度分别提高了49.4%,179.3%,48.7%和46.99%, 表现出了良好的抗粗差干扰能力。该研究验证了新方法在平面拟合领域的优越性和可靠性。
测量与计量, 稳健平面拟合方法, 加权总体最小二乘, 稳 measurement and metrology robust methods of fitting plane weighted total least squares robust estimation IGGⅢ scheme
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 中科院空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
星载积分路径差分吸收(IPDA)激光雷达是全天时全球范围内探测CO2浓度的一种有效的方法, 而作为接收系统关键元件的光电探测器对激光雷达系统性能有着较大的影响。雪崩光电二极管(APD)有着较大的动态范围与高的响应度, 因此它在星载激光雷达中广泛应用。介绍了IPDA激光雷达和APD探测器的工作原理, 并根据实际工作条件, 测试了一款APD探测单元的响应度、动态范围、不同光功率下的信噪比等主要性能参数, 分析了这些性能参数对星载激光雷达CO2浓度的反演带来的影响。结果表明, 在CO2浓度为400 ppm(1 ppm=10-6), 吸收波段信号的探测器输出电压在280~980 mV范围内时, APD探测器本身的非线性和噪声造成的误差小于0.8 ppm。
误差分析 积分路径差分吸收激光雷达 APD探测器 非线性 信噪比 error analysis IPDA lidar APD detector non-linearity signal to noise ratio 红外与激光工程
2018, 47(4): 0406002
北京交通大学 光信息科学与技术研究所, 发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
分析了交直流同时响应的模拟光电探测器设计和制作中的关键问题, 与电压差分光电探测电路相比, 电流差分电路具有工作点始终稳定在零点、有效抵消PIN的噪声电流, 以及无负载电阻的热噪声等优点, 并找到了电流差分电路工作的最佳条件, 制作了探测波长范围为900~1700nm的模拟光探测器, 其信噪比优于35dB, 最小可探测光强为200nW, 响应度为700V/W, 响应带宽达到0~70MHz。
模拟光电探测器 电流差分电路 低噪声 高带宽 analog photoelectric detector current difference circuit low noise high bandwidth
北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室光信息科学与技术研究所, 北京 100044
全光纤高速偏振态测量, 尤其是模拟信号的偏振态高速测量在光纤通信和光纤传感等领域中有着重要应用。在深入研究光电探测器放大电路的基础上, 搭建了基于光纤偏振控制器(PC)、偏振分束器(PBS)以及模拟光电探测器的全光纤高速偏振态测量系统。用搭建的系统对0~50 MHz模拟信号的偏振态进行了测量, 并与商用偏振分析仪进行了误差比较。实验表明, 此偏振态测量系统可实现速率0~50 MHz模拟信号Stokes参量的准确测量, 显示在邦加球上的测量误差半径在0.03以下, 与商用偏振分析仪处于同一量级。系统重复性良好, 且可测模拟信号的速率远超目前商用偏振分析仪, 为许多待测光为模拟信号的光纤传感系统提供了有效的测量手段。
光偏振态测量 模拟信号 Stokes参量 state of polarization (SOP) measurement analog signal Stokes parameters
