为研究傅里叶域锁模光电振荡器(FDML OEO)的锁模匹配精度,首先通过分析 FDML OEO在滤波器调谐周期与环路延迟时间整倍数存在误差时的起振过程,研究建立 FDML OEO开环增益、可调滤波器半波带宽、扫频输出带宽与傅里叶域锁模匹配精度之间的关系;随后选取 FDML OEO的输出线性扫频信号延时自外差拍频信号的相位噪声作为振荡器输出信号质量的评价参数。通过实验验证 FDML OEO中可调谐滤波器半波带宽、系统开环增益与傅里叶域锁模匹配精度之间的关系;实验分析了傅里叶域匹配精度对 FDML OEO输出射频信号带宽的影响。实验结果与理论相一致,结果表明:可调谐滤波器的半波带宽越大,开环增益越大,傅里叶域锁模的匹配精度要求越低;傅里叶域锁模输出频率范围越大,对傅里叶域锁模的匹配精度要求越高;失谐情况越严重,FDML OEO可实现的最大扫频范围将越小。该研究结果为宽带、低相噪 FDML OEO的发展提供了重要的技术理论参考。

对滤波器的高精确度理论设计及小误差的工艺实现进行探讨与设计加工。总结了国内外的多种设计经验, 讨论了多种类型的滤波器设计方案, 选取适当的滤波器结构形式, 设计加工了110 GHz的感性窗耦合波导滤波器, 其中感性窗耦合结构采用传统机械加工技术实现, 与法兰盘结构一并集成。基于高频结构仿真(HFSS)软件进行仿真, 结果表明: 设计并制作的110 GHz带通滤波器, 其中心频率为110 GHz, 相对带宽为5%, 插入损耗小于1 dB, 带内回波损耗大于 20 dB, 距中心频率2倍带宽处, 带外抑制大于40 dB。

提出了一种白天信标光图像跟踪算法。分析了太阳光反射进相机视场的噪声以及探测器噪声在空域和频域的特点,使用两个频域滤波器检测候选区域。研究结果表明,所提算法具有较高的精度、较快的速度以及较高的可靠性,可用于白天环境下星地信标光的跟踪探测。

夜间低照度背景下，为了实现水炮对海面可疑目标的精确驱离，需要对水炮发射的射流轨迹进行提取。通过红外热像仪返回的红外图像中，射流轨迹、空气、海水、驱离目标等灰度信息互相干扰，因此在提取射流轨迹曲线前需要对图像进行基于频域分析的预处理滤波。对灰度图像逐行扫描并标记高频中心点，连接标记的相邻点成独立曲线，可以得到较为平滑的射流轨迹曲线与干扰曲线集合。对得到的曲线集合进行基于位置、方位角、轨迹长度、凹凸性、灰度等特征的筛选，确定满足射流轨迹特征的曲线并分析轨迹落点。实验结果表明，使用该图像处理方法提取射流轨迹的实时性和准确性都较为理想。

In order to enhance the signal-to-noise-ratio of a distributed acoustic sensing system based on phase-sensitive optical time-domain reflectometry (Φ-OTDR), we have proposed a combination of segmented unwrapping algorithm, averaging estimation of phase difference, and infinite impulse response (IIR) filtering method. The enhancement of signal quality is numerically demonstrated. Moreover, we have studied the influence resulted from the light source noise on the Φ-OTDR performance. The result has shown that when the linewidth of light source used in the Φ-OTDR system is narrower, the performance of the system is better. In a word, such a Φ-OTDR system could obtain higher quality demodulated signals when the narrower linewidth light source is chosen and the method of averaging estimation phase difference is used.

高质量光学元件表面缺陷中存在一些深度较浅或者宽度较窄的划痕,在暗场成像检测中,该类划痕产生的散射光灰度值很低,甚至淹没在背景光中,很难被目视或常规机器视觉识别,造成划痕缺陷的漏检.针对该问题,以既有的疵病检测系统为基础,根据划痕灰度的等级特征,提出双阈值法分类处理划痕缺陷.在低阈值的弱划痕处理中,根据弱划痕和背景的频率特征以及空间对比度特征,设计了频域滤波及背景差分算法.通过空间域以及频率域的滤波处理,排除高频噪声以及高亮度噪声,根据几何特征等提取弱划痕图像中的复杂背景.经差分处理后,提取弱划痕并增强对比度,最后与正常灰度级划痕信息一同通过高阈值(正常阈值)进行后续划痕的特征提取,即得到所有的划痕信息,为划痕缺陷总长度计算以及最大长度的分级判定奠定基础.实验结果表明,该算法避免了过低二值化阈值引入的背景等不规则噪声,使得划痕与背景的对比度大大增强.目前该算法已经应用于惯性约束聚变系统中大口径光学表面划痕的定量检测,并且使长度计量的准确度已提升到约80%.

为了研究纳米金属银薄膜和空气构成的周期结构的光学传输特性, 采用周期结构的Bloch原理和传输矩阵法研究了光波在其中的传输特性。由分析可知, 对特定的入射角度, 有多个分离的频道可以让光波传播; 对特定的光波频率, 有多个入射方向让光透射。通过改变空气层的厚度, 频道位置和角谱位置可以根据需要进行调节。银层在研究的光谱范围内的损耗对传输的透射率产生影响, 但不改变滤波通道的位置。通过设计合适的厚度, 这种影响可以得到有效的降低。结果表明, 可以将该结构设计成多通道频率滤波器和多通道角度滤波器。

激光雷达应用于水下目标探测，光信号受水体后向散射影响，导致目标对比度严重下降。一种以载波调制激光脉冲为探测信号的方法可实现对后向散射信号的抑制。利用基于蒙特卡罗的光子传输模型，模拟载波调制激光雷达水下目标探测的全过程。结果表明该方法对水下目标探测有明显改善，调制参数对探测性能有较大影响。