1 中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
在太赫兹频段，为解决FP干涉滤光片反射率低、适用频率范围小及角度稳定性差的问题，设计了一种新的太赫兹频率选择表面结构。首先进行了仿真分析，确定了结构的硅片厚度和金属网栅层数，并对参数进行了优化。然后对该结构的传输特性和角度稳定性进行了仿真，该结构在入射倾斜角0°~45°范围内具有较好的稳定性，最后加工出滤光片实物，对仿真结果的准确性进行验证。在太赫兹波垂直入射的情况下，实物测量结果与仿真结果基本吻合，在1.34~2.34 THz频率范围内，反射率和透射率分别为91.0%~98.4%和0.7%~8.0%，满足FP干涉滤光片高反射率、低透射率要求。
材料 太赫兹超材料 频率选择表面 FP干涉 金属网栅 高反射率
1 中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电重点实验室，上海 200083
2 国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院，浙江省引力波精密测量重点实验室，引力波宇宙太极实验室，浙江 杭州 310024
3 之江实验室传感系统研究中心，浙江 杭州 311121
当采用Pound-Drever-Hall（PDH）稳频技术将激光频率锁定在Fabry-Pérot（FP）腔时，激光的频率稳定性完全取决于FP腔的腔长稳定性，而外界环境的温度波动是参考腔腔长稳定性的重要影响因素之一。以典型的FP参考腔真空系统为研究对象，着眼于参考腔对外界温度变化的响应情况，通过理论分析推导出FP参考腔温度与外界温度的传递函数关系，并基于参考腔的温度敏感度曲线，给出参考腔温度敏感度的近似计算公式。数值计算结果证明了传递函数关系的正确性，敏感度近似计算公式的结果虽与理论值存在一定误差，但具有形式简单、参数直观、计算方便等特点，对超稳激光系统设计具有重要的指导意义。
激光光学 FP参考腔 传递函数 热屏蔽层 温度敏感度 光学学报
2023, 43(14): 1314003
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
针对低照度图像亮度低、噪声高和边缘模糊等问题, 基于Xilinx公司的Artix-7系列FPGA芯片, 通过驱动微光性能良好的XQE-1310图像传感器, 对探测器采集的视频信号进行滤波和边缘检测, 完成了低照度图像的采集和处理等一系列操作, 最后将处理过的视频信号通过CameraLink视频格式实时显示, 设计了一套微光夜视系统。实验结果表明, 该系统的最低工作照度可达10－2 lx量级, 滤波算法在保持图像边缘信息的同时有效滤除了图像中的椒盐噪声, 自适应边缘检测算法可以根据照度水平实时调整阈值, 凸显了低照度环境下物体的轮廓信息。系统充分利用了FPGA(Field Programmable Gate Array)速度快、效率高的优势, 最后的成像结果清晰稳定, 便于人眼观察。
低照度图像 滤波 边缘检测 low-illumination image, filter, edge detection, FP FPGA
针对光纤布拉格光栅(FBG)超声探测传感器测量灵敏度和量程相互制约的问题, 文章提出了一种基于法布里珀罗(FP)腔和π相移FBG(π-FBG)的解调方案。文章分析了利用FP腔解调的原理并进行了详细的数值仿真分析。理论分析表明, 利用FP腔的两个纵模作为一组解调器同时解调, 可将系统灵敏度提高两倍, 并且具有很好的线性度。扩展到多个纵模时可构建解调器阵列, 从而极大地提高了系统的量程, 有效地解决了测量灵敏度和量程相互制约的问题。数值仿真结果表明, 该方案在实际可操作参数范围内切实可行, 并具有灵敏度高和响应速度快等优势。
π相移光纤布拉格光栅 大量程 法布里珀罗腔 解调系统 超声传感 π-FBG large measurement range FP cavity demodulation system ultrasonic sensor
1 中电科仪器仪表有限公司, 山东 青岛 266555
2 中国电子科技集团有限公司第四十一研究所电子测试技术重点实验室, 山东 青岛 266555
针对最高分辨率可达0.1 pm的布里渊近红外光谱仪波长标定的难题,基于多次标定逐步降低波长误差的思路,提出了一种协同融合标定原理的标定流程:首先,基于布里渊光谱分析理论模型,结合泵浦信号波长、受激布里渊频移、增益谱线型函数等推导出超高分辨率光谱的理论波长;然后,采用FP标准具进行相对波长的标定;最后,基于气室完成绝对波长的标定。气室中充入HCN+ 12CO+ 13CO混合气体,以实现C+L波段的覆盖。针对可能存在的光谱鬼线,提出了一种基于受激布里渊增益谱与衰减谱共生特性的鬼线识别方法。实验结果表明:布里渊光谱仪的理论波长偏差超过了10 pm,相对标定可将波长不确定度降低到±2.5 pm,绝对标定可将波长不确定度进一步降低到±0.035 pm。
光谱学 布里渊光谱仪 光纤受激布里渊效应 超高分辨率光谱 波长标定 FP标准具 气室 光学学报
2020, 40(20): 2030001
1 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100049
介绍了一种基于宽频光源和法布里-珀罗谐振腔(Fabry-Perot, FP)结构的CO2检测系统。该系统为主动光学系统, 结构简单、系统信噪比高。从差分吸收激光雷达原理出发, 阐述了该系统的基本工作原理, 使用HITRAN数据库模拟大气环境, 设计系统参数, 确定系统工作波段为1.57μm, 光源为L波段超辐射LED光源(Super LED, SLED), 能量波动值Rip为50dB, 输出功率为24.51mW, 接收端滤波器为光纤FP腔滤波器, 工作中心波长为1.55μm, 带宽为60nm, 通道间隔为50GHz, 设计系统探测误差为2×10-6。
CO2柱浓度 光纤FP腔 宽频光源 主动光学 CO2 column concentration fiber FP filter broadband light source SLED SLED active optics
1 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200062
2 北京空间机电研究所,北京 100091
单光子探测激光测距是实现远距离高精度测距的一种重要方法。由于白天的背景噪声约为夜晚的100万倍,传统的单光子探测器白天极易饱和甚至损坏,单光子探测激光测距在白光背景噪声环境中非常难识别微弱的回波信号。本文发展了一种基于FP标准具滤光的单光子探测激光测距装置,采用532 nm窄带干涉滤光片和线宽为10 pm的FP标准具进行二级滤光,并且通过压电旋转台驱动FP标准具,使其中心波长与激光波长锁定,保持最大的透过率。该测距装置有效地降低了白光背景噪声,采用PMT单光子探测器,在532 nm波段实现了白天单光子探测激光测距。在实验中,阳光照度为1.1×104 lx时,背景光噪声计数被抑制到900 kcps,探测距离为14 km时,信噪比可达16 dB。
单光子探测 激光测距 FP标准具滤光 single-photon detection laser ranging FP etalon
1 Research Scholar, Electronics Engineering, I.K. Gujral Punjab Technical University Jalandhar, Kapurthala, Punjab 144603, India
2 Department of Electronics and Communication, Baba Banda Singh Bahadur Engineering College, Fatehgarh Sahib, Punjab 140407, India
3 Department of Electronics & Communication, Guru Nanak Dev Engineering College, Ludhiana, Punjab 141006, India
Frontiers of Optoelectronics
2019, 12(4): 433–444
