1 中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
2 杭州国照检测技术有限公司，浙江 杭州 310012
提出了一种在光纤距离方向作快速傅里叶变换（FFT）的振动信号相位提取方法，并在分布式声波传感（DAS）系统上加载200 Hz正弦信号进行了验证。该方法在振动传感光纤距离方向上采用分距离滑动FFT变换提取载波信号的相位，然后对光纤方向缠绕的相位信号进行差分，进而在光纤方向与时间方向上进行解缠绕处理，最后对解缠绕信号进行高通滤波。与DAS系统信号解调常用的IQ解调、希尔伯特变换解调相比，该方式提取的200 Hz振动信号的信噪比为36.71 dB，比IQ、希尔伯特变换提取的信噪比分别高21.04 dB和20.91 dB，且FFT提取的振动相位信号的周期性好，无谐波及低频噪声干扰。对2000 Hz和5000 Hz正弦振动信号的提取结果也表明该方式具有较好的适用性。
遥感 傅里叶光学 快速傅里叶变换 扰动检测 信号调制 信噪比
1 山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
平衡零拍探测技术是低频段测量压缩态量子噪声的主要方法之一，信噪比和饱和功率是制约低频段平衡零拍探测的重要参数。基于电感的阻抗随频率变化的特点，利用电流电压转换频率函数，使光电流低频（或直流）部分的转换阻抗小于高频部分，从而提高了光电探测器的饱和功率和信噪比。结合仪表放大电路和跨阻运算放大电路，获得了具有直流和交流输出的高信噪比和高共模抑制比的~kHz量级平衡零拍探测器，实测系统共模抑制比为54 dB。当入射功率为14.4 mW时，散粒噪声在50~100 kHz处比电子学噪声高31 dB，探测器饱和功率为17 mW。
量子光学 探测器 信噪比 电感阻抗 激光与光电子学进展
2021, 58(9): 0927003
1 武汉邮电科学研究院，武汉 430070
2 烽火通信科技股份有限公司，武汉 430070
3 武汉大学 计算机学院，武汉 430070
光信噪比(OSNR)计算是光网络健康评估和性能预测的关键指标，但是传统计算方法在精确度与鲁棒性方面面临很大挑战。在循环神经网络的基础上，提出基于注意力机制的OSNR计算方法，该方法通过直接捕捉时序输入与OSNR之间的逻辑关系，提高OSNR的计算精度。针对不同入纤功率、传输距离和解调方式，设计了多种类型的实验，结果表明提出的方法能够将OSNR计算误差降低至0.36 dB以下。
光网络 神经网络 注意力机制 光信噪比 性能预测 optical network neural network attention mechanism optical signal noise ratio performance prediction
太原理工大学 物理与光电工程学院，太原 030024
对于完全补偿了信号-信号间非线性相互作用的相干光纤传输系统，系统的通信性能主要受到非线性信号-噪声间相互作用(NSNI)的限制。提出了全阶NSNI的理论模型，以速率为256 Gb/s、调制格式为基于偏振复用的16阶正交振幅调制(16QAM)信号的奈奎斯特光传输系统为例，对全阶NSNI模型进行了验证。实验结果表明：仅考虑一阶和二阶NSNI效应会高估系统的通信性能，全阶NSNI模型则能较准确地反映NSNI效应对系统的影响。
相干光通信 非线性补偿 数字后向传输算法 非线性信号-噪声相互作用 信噪比 coherent optical communication nonlinear compensation digital backward transmission algorithm nonlinear signal-noise interaction signal noise ratio
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林长春 130023
本文介绍了一种基于光电倍增管的锁相放大光电探测系统, 并定量地对系统中光电倍增管、放大电路、高压电源的噪声特性进行研究, 发现高压电源的纹波对系统噪声的影响很大。实验利用三台不同纹波的高压电源测试系统噪声, 发现在无光条件下, 系统噪声以光电倍增管暗噪声为主, 高压纹波噪声近似线性地耦合进系统噪声中;在有光条件下, 系统噪声以阳极电流散粒噪声为主, 高压纹波贡献的噪声既随光电流增大而增大也与高压纹波正相关。基于以上研究, 分析了高压电源的传递函数并优化反馈系数, 设计了高稳定低纹波高压电源, 高压纹波小于 5 mV。系统整机信噪比测试表明, 使用自研高压可显著提升系统信噪比, 相比较于其他高压电源(纹波 15 mV, 50 mV), 最大信号下分别提升了 38%和 125%。
光电倍增管 噪声 高压电源 纹波 信噪比 photomultiplier tube noise high voltage power supply ripple wave signal noise ratio 光学 精密工程
2020, 28(12): 2674
1 庆阳市环境保护局环保研究所, 甘肃 庆阳 745000
2 甘肃龙海环境保护技术服务有限责任公司, 甘肃 兰州 730030
3 珠海广睿汇利发展有限公司, 广州 珠海 519000
4 吉林大学机械与航空航天工程学院, 吉林 长春 130012
傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术已经成为监测大气痕量气体成分的有效方法。使 用中国科学院安徽光学紧密机械研究所自主开发的动态自准直开放式FTIR系统对甘肃省庆阳市化工园区进行了连续监测, 并在同等条件下将其与国外开放式FTIR 仪器的监测数据进行对比分析和性能比较。结果表明,所采用开放式FTIR能够很好地 在线实时监测化工园区的污染气体组分,为环境污染治理监督提供了科学监测方法,且在信噪比等方面优于国外相应的开放式FTIR仪器。
光谱学 红外光谱 傅里叶变换 动态自准直 信噪比 spectroscopy infrared spectroscopy Fourier transform dynamic auto-collimation signal-noise ratio
1 中国科学院空天动目标红外探测与识别技术重点实验室, 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
分析了闪元现象在红外扫描图像中的特点, 设计了基于时序多帧最大值投影的闪元检测与补偿方法.考虑到闪元仍然保留了一定的信息获取能力, 采用一维中值滤波的方法单独对闪元位置进行背景抑制, 对闪元补偿后的图像进行常规目标检测.实验验证表明, 经背景抑制后, 闪元位置平均目标信杂比可以达到常规位置的96%, 目标信息得到较好的保留.常规目标检测方法不再受到闪元噪声的干扰.
闪元噪声 红外线列探测器 多帧最大值投影 弱小目标 flickering pixel noise infrared linear detector multi-frame maximum projection low signal-noise ratio(SNR) small target
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 300072
2 北京华科创智健康科技股份有限公司, 北京 100195
合成孔径(SA)波束形成方法可以实现发射和接收的双向动态聚焦,有效提高成像分辨率,在多阵元相控阵超声内镜系统中有着广泛的应用前景。但由于其单阵元发射能量小,使得回波信号较弱、易受噪声干扰,导致图像的信噪比(SNR)较差。为此,提出一种新的成像算法,将以线性调频信号为载波的巴克码(Barker码)激励方法与合成孔径波束形成方法相结合(LFM Barker SA),利用线性调频信号的宽带特性和Barker编码的自相关特性来弥补合成孔径方法在成像SNR上的不足,同时进一步提升图像的分辨率。经FieldⅡ软件仿真实验表明,与单脉冲激励的合成孔径(Pulse SA)算法相比,LFM Barker SA算法下的图像SNR提升10 dB,轴向分辨率从0.60 mm提升至0.38 mm,实验结果验证了该算法的可行性。
成像系统 内镜超声成像 编码激励 合成孔径 信噪比 分辨率 激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011103
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室, 吉林 长春 130022
为了研究矩形脉冲激光在大气中的传输特性,建立了脉冲信号在大气中传输的数学模型,并提出了一种信道补偿算法。在相距6.2 km的两栋高楼之间开展了100 MHz的矩形脉冲传输实验,并在FPGA编译软件上对信道补偿算法进行了验证。结果表明:脉冲信号经过大气信道后发生了畸变,大气信道在频域上表现为一个低通系统,抑制了大于430 MHz的高频信号。运用信道补偿算法后,脉冲畸变得到有效抑制,系统带宽得到拓宽,信号的信噪比提高了5倍左右;当光信噪比为10 dB时,误码率降低为10 -6。
