1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
在天文大视场高分辨率成像领域，对地表层自适应光学(Ground-Layer Adaptive Optics, GLAO)系统作出准确的理论评估是系统设计与优化的关键前提。在GLAO技术中，地表层湍流特性与导引星布局是影响系统性能的重要因素。针对不同湍流环境与导引星位置分布，基于空间频谱滤波理论和蒙特卡洛方法对GLAO系统进行理论分析与性能评价工作，从而验证两种方法的正确性与准确性。结果表明，两种模型得到的系统校正规律呈现明显的一致性。在一定条件下，两种方法数值模拟偏差最大不超过4.6%。空间频谱滤波原理将系统简化为线性模型，其计算速度更快，便于发现系统特征规律，但是该方法适用于导引星呈对称布局的系统性能分析，不适用于非对称排布的任意导星布局解析分析。蒙特卡洛方法结合真实系统的物理过程进行实时模拟，其导引星布局可以任意设置，对于系统实际运行状态的预测更加准确。在两种分析方法对比的基础上，进一步针对系统布局给出了初步的优化结果，相关工作对未来GLAO系统的设计与优化具有指导意义。
地表层自适应光学 空间频谱滤波理论 蒙特卡洛 导引星 ground-layer adaptive optics spatial frequency spectrum filtering theory Monte Carlo guide stars 红外与激光工程
2022, 51(7): 20210744
北华航天工业学院 计算机学院，河北 廊坊 065000
为了使得二级或无许可证用户在给定宽带上获取空闲的子带以供使用，针对认知无线电中的宽带频谱感知技术进行研究，提出一种有效的宽带频谱感知算法。算法采用隐马尔可夫模型(HMM)对初级用户的动态行为进行建模，以克服目前宽带感知技术的局限性；其次，利用现有窄带感知技术，将感知频带划分为较小的频道，将其建模为一棵平衡二叉树，并对频谱孔洞进行递归搜索。如果检测到有孔洞在频率上相邻，则将它们合并成一个单一的频谱孔洞，使得认知二级用户的容量在整个频带上最大化。仿真实验结果表明，与现有宽带频谱感知方法相比，提出的宽带频谱感知算法具有更好的感知性能增益和更强的鲁棒性。
射频频谱 动态接入 认知无线电 宽带频谱感知 隐马尔可夫模型 二叉树 信噪比 radio frequency spectrum dynamic access cognitive radio broadband spectrum sensing Hidden Markov Model binary tree Signal to Noise Ratio 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(6): 1014
强激光与粒子束
2021, 33(8): 081009
华中科技大学 材料科学与工程学院, 武汉 430074
激光测厚具有安全可靠、测量精度高、测量范围大等优点, 广泛应用于纸张、电池极片等薄膜类材料厚度的在线测量。带材宽幅方向扫描测厚时由于扫描架往复运动会产生机械振动, 影响在线测厚精度。针对该问题, 以锂离子电池极片厚度测量为例, 使用双激光差动式测厚平台对电池极片和铜箔分别进行厚度测量, 然后对测厚数据进行频谱分析, 探究其振动规律的相似性, 并基于频谱分析结果采用滑动带阻滤波方式对测厚数据进行处理, 滤波后极片和铜箔的厚度极差分别降低了33.4%和73.8%, 有效过滤了机械振动导致的测量误差, 可满足极片和铜箔厚度测量的精度要求。
激光测厚 振动 频谱 滤波 laser thickness measurement vibration frequency spectrum filtering
强激光与粒子束
2020, 32(2): 025006
1 山东科技大学 电气信息系, 济南 250031
2 山东科技大学 电子通信与物理学院, 山东 青岛 266590
3 济南产业发展投资集团有限公司, 济南 250000
4 青岛求实职业技术学院 汽车工程学院, 山东 青岛 266000
全光纤干涉式传感结构作为一种新兴的高灵敏度和高光学集成性光纤传感器, 由于其传感特性与其结构密切相关, 使传感器设计更加灵活, 因此, 传感机理及如何提高测量性能成为研究该类传感器的关键。文章利用有限差分光束法得到全光纤干涉式传感结构中传感光纤部分去包层和弯曲时的输出光谱, 再通过傅里叶变换得到空间频谱情况与色散方程进行比对, 最终获得两种增敏方式下主要参与耦合包层模的情况。结果表明, 相较于未增敏前, 增敏后参与耦合的包层模数量有所增多, 阶数有所增高, 且在一定范围内, 弯曲半径越大, 主要参与耦合的包层模阶数越高。
全光纤干涉式 包层模 频谱 in-fiber interference cladding mode spatial frequency spectrum
1 中国航空工业集团公司 洛阳电光设备研究所, 洛阳 471023
2 光电控制技术重点实验室, 洛阳 471009
为了提高机载远程激光测距机接收系统设计的可行性, 从激光测距方程出发, 分析了最小探测灵敏度与测程的关系。对回波频谱特性、探测模块带宽和放大器带宽进行了仿真, 计算了回波信号的放大倍数, 推算出主放大器输出信号的大小。依据高斯白噪声模型和主放大器输出信号值, 推算了激光测距接收电路的最大允许输入噪声值。设计了电路并进行了试验测试。结果表明, 激光接收灵敏度与理论值的偏差为5.7%, 消光比法对应空中小目标最大测程与理论值的偏差仅为1.5%。该噪声分析方法对机载远程激光测距机的接收系统设计具有一定的指导意义。
激光技术 机载激光测距 噪声 探测灵敏度 频谱 带宽 laser technique airborne laser ranging noise detection sensibility frequency spectrum bandwidth
1 华南师范大学物理与电信工程学院, 广东 广州 510006
2 佛山科技学院电子与信息工程学院, 广东 佛山 528000
3 华南师范大学国家级物理学科基础课实验教学示范中心, 广东 广州 510006
在光学相干层析成像(OCT)技术中引入激光散斑的处理方法。首先在同一位置多次采集得到光谱信号,再对每个时刻所得光谱信号沿波矢方向进行傅里叶变换,解析得到同一位置每个时刻的OCT结构信息。然后对OCT结构信号沿时序方向进行傅里叶变换,得到散斑的频谱分布,最后在频谱区域中将动态散斑与静态散斑的比值定义为成像参数,以该比值构建的图像可以将样品图像中的流动区域凸显出来。仿体实验充分验证了该方法的可行性,将该方法用于鼠耳的血管区域提取并得到了鼠耳的三维血管图。
成像系统 光学相干层析成像 动态散斑 三维血管构建 散斑频谱
上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
全光混沌因其结构简单，混沌信号具有类噪声、不可预测等特点被广泛应用于保密通信领域和真随机数发生器领域。文章提出利用特定色散曲线的相位作用与激光器的内外腔的非线性效应来平坦化混沌信号的频谱，从而实现高带宽的混沌信号,同时能够在一定程度上减弱混沌信号的内在相关性。首先搭建了传统的全光混沌结构，分析其频谱特征，然后在该系统结构的外腔环内通过色散补偿器件引入了所设计的特定色散曲线，最后对比分析了不同色散曲线情况下对全光混沌信号频谱的影响。实验结果证明了该方案能够展宽全光混沌信号的频谱。
全光混沌 真随机数发生器 色散曲线 混沌频谱展宽 all-optical chaos true random number generator dispersion curves chaos frequency spectrum broadening
1 南京理工大学机械工程学院, 江苏南京 210094
2 埃因霍温理工大学机械工程系, 埃因霍温 5600MB 荷兰
为有效截取直达声分量以分析真实的水下爆炸声源特性, 提出一种利用局部相关峰进行直达信号辨识的标记算法, 并建立起算法结果的评价函数, 然后结合浅水区水下爆炸实验, 对比射线理论计算所得直达声分量的数目, 初步验证了算法合理性, 最后对所捕获的最优直达声片段(宽度约 1.8 ms)进行希尔伯特-黄变换 (HHT), 分析频谱特性。结果表明: 直达声压级时间序列具有良好的自相关性, 且在近程条件下, 其相对排列特征能近似保持稳定; 该算法可以获得较高的局部相关峰, 使得直达声片段能够被清晰地标记出来, 尤其是在超近程条件下, 相关峰可达 0.9以上; 爆炸声源的主频带稳定在 0~10 kHz, 且峰值频率约 1 kHz, 但是当传播距离较远时, 其形状会明显受到声速剖面影响。
水下爆炸 直达声 时间序列 相关函数 希尔伯特-黄变换 频谱 underwater explosion direct sound time sequence correlation function Hilbert-Huang Transform frequency spectrum 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(3): 501
