1 太原理工大学电子信息与光学工程学院，山西 太原 030024
2 太原理工大学物理学院，山西 太原 030024
3 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
4 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
5 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
6 天津大学光纤传感研究所，天津 300072
7 天津市光纤传感工程中心，天津 300072
基于线性调频（LFM）脉冲的光纤分布式声波传感（DAS）技术采用同时具有连续波形和脉冲波形优势的LFM脉冲作为探测光，利用频移产生附加相位实现光纤应变导致相位补偿的原理进行传感。可实现光纤链路沿线声/振信号的定量波形恢复，具有响应速度快、灵敏度高等特点，在地球物理学、线性基础设施监测等领域具有显著的优势和应用前景。论述基于LFM脉冲DAS技术的基本传感机理，概述传感距离、空间分辨率、频率响应与衰落噪声抑制等关键技术指标的研究进展，介绍DAS在典型应用中的进展，并对未来可能发展趋势进行探讨。
光纤光学 分布式声波传感 线性调频脉冲 瑞利散射 相位解调 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106002
针对红外探测器件大阵面技术缺乏、单孔径红外探测系统难以兼顾大视场和高分辨率等问题，设计了一种基于压缩感知技术的红外大视场高分辨成像系统。该系统由成像物镜和中继透镜组成，成像物镜对场景进行大视场高分辨率一次成像，一次成像的像面经空间光调制板的调制后由中继透镜二次成像在探测器阵列，利用图像重建算法可将探测器阵列接收的图像进行恢复。设计结果显示，所提系统的工作波段为3.8~4.8 μm，成像物镜具有F/1.999的大数值孔径，视场为±16°，像元数达到1280×1024，中继透镜像元数达到640×512，成像质量完全匹配所选的探测器阵列。此外，对比现有红外单孔径探测系统，所设计的系统具有大视场、高分辨、结构简单紧凑等优势，在航空遥感探测领域具有较大的应用前景。
成像系统 压缩感知 中红外波段 物镜 中继透镜 航空遥感 红外探测器阵列 激光与光电子学进展
2022, 59(8): 0811003
红外与激光工程
2021, 50(10): 20210078
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室,天津大学光纤传感研究所天津市光纤传感工程中心, 天津 300072
2 太原理工大学物理与光电工程学院新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室, 山西 太原 030024
3 山东航天电子技术研究所, 山东 烟台 264000
提出一种基于线性调频(LFM)脉冲边带调制的光纤分布式传感动态应变范围扩展方法,基于调频带宽与相干时域信号包络平移量之间的反比特性, 通过在单脉冲内产生具备不同调频带宽的多调制边带进行传感,对各边带的相干时域信号进行数字带通滤波和分解,以实现对不同动态应变范围事件的同时测量。实验中分别使用调频带宽为40 MHz和200 MHz的LFM信号对边带进行调制,结果表明系统可以同时测量最大幅值为7 nε和350 nε的正弦动态应变事件,这为光纤分布式声传感系统提供一种动态范围拓展方案。
光学学报
2021, 41(13): 1306008
Wenjie Chen 1,2,3,4Junfeng Jiang 1,2,3,*Kun Liu 1,2,3Shuang Wang 1,2,3[ ... ]Tiegen Liu 1,2,3
Author Affiliations
Abstract
1 School of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Key Laboratory of Opto-electronics Information Technology (Tianjin University), Ministry of Education, Tianjin 300072, China
3 Tianjin Optical Fiber Sensing Engineering Center, Institute of Optical Fiber Sensing of Tianjin University, Tianjin 300072, China
4 Science and Technology on Communication Networks Laboratory, Shijiazhuang 050002, China
A differential phase extracting method based on self-copy-shift for distributed acoustic sensing is proposed. Heterodyne and optical hybrids are used to realize high signal-to-noise ratio in-phase and quadrature-phase (IQ) signal measurement. The measured signals are self-copied and shifted for certain data points, and then they are digitally mixed with the original signals to construct the differential phase. The four produced signals are then combined to carry out IQ demodulation. An experiment with strain having an amplitude modulation waveform is carried out. The results showed that waveform information can be recovered well, and the signal-to-noise ratio achieves 32.8 dB.
optical fiber sensing phase extraction coherent OTDR distributed sensing Chinese Optics Letters
2020, 18(8): 081201
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 光纤传感研究所, 天津 300072
2 堪萨斯大学电气工程与计算科学系, 堪萨斯州 劳伦斯 66045, 美国
3 国家海洋技术中心, 天津 300112
提出了基于液晶相位延迟的用于相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)激发源的斯托克斯光的快速宽范围波长电调谐方法。数值仿真分析了脉冲的峰值功率和光子晶体光纤(PCF)长度对光孤子自频移(SSFS)频移量的影响, 计算结果表明对2 m长的PCF, 注入光脉冲的峰值功率为2.7 kW时, 可探测波数为3509 cm-1。基于液晶相位延迟器构建了快速波长调谐装置并搭建了实验系统, 实验结果表明波长切换响应时间可达0.165 ms, 对1.98 m长的PCF注入峰值功率范围为0.108~2.517 kW的光脉冲时, 基阶孤子中心波长调谐范围为807~1064 nm, 理论可探测波数范围为432~3422 cm-1。
激光器 光孤子自频移 波长调谐 相干反斯托克斯拉曼散射 光子晶体光纤
1 北京无线电计量测试研究所, 北京 100854
2 北京电子系统工程研究所, 北京 100854
3 计量与校准重点实验室, 北京 100854
采用飞秒激光激励光导开关能够产生脉宽皮秒甚至亚皮秒级的太赫兹脉冲,近年来,这项技术成为校准宽带示波器上升时间的有效手段。以低温生长砷化镓(LT-GaAs)为光导开关的基底,在飞秒激光激励下产生太赫兹脉冲,经共面波导传输,通过微波探针耦合为1.85 mm同轴输出,然后利用带宽70 GHz的取样示波器对其半幅度宽度进行测量。实验获得太赫兹脉冲的半幅度宽度(FWHM)约为7.4 ps。
太赫兹脉冲 光导开关 共面波导 terahertz pulse photoconductive switch coplanar waveguide LT-GaAs LT-GaAs
1 中国科学院时间频率基准重点实验室(国家授时中心), 陕西 西安 710600
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
研究了用于锶原子光晶格光钟原子冷却的塞曼减速器，应用增添补偿线圈的方法可以延长减速器的有效减速距离和增大减速器末端的磁场梯度，进而增加一级冷却俘获锶原子的数目，理论分析采用该方法实现的塞曼减速器较使用单一线圈塞曼减速器可以增加31.17%的俘获原子数目; 飞行时间法测量了减速前后原子束中原子的速度分布，原子的最可几速度由380 m/s降为43 m/s，分布线宽相应变窄。荧光法测量俘获原子数目表明在相同实验条件下，应用补偿线圈后磁光阱俘获原子数目从1.26×106提高到1.81×106，增加30.4%。
原子与分子物理学 塞曼减速器 磁光阱 冷原子 atomic and molecular physics cold atoms Zeeman slower magnetic-optical trap
1 中国科学院时间频率基准重点实验室(国家授时中心), 陕西 西安 710600
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
在实现基于碱土金属锶原子(5s2)1S0→(5s5p)1P1的多普勒冷却实验基础上，分别采用短程飞行时间法和原子吸收膨胀法，测量了锶原子同位素88Sr(玻色子)冷原子团温度约为9 mK，87Sr(费米子)冷原子团的温度在2 mK左右，并结合多普勒冷却极限温度理论对实验结果进行了分析。为下一步1S0→3P1的窄线宽冷却提供了良好的基础。
量子光学 冷原子 多普勒冷却 锶冷原子温度 Quantum optics cold atoms Doppler cooling temperature of Sr atoms
