针对基于光梳的微波光子信道化方案中多梳线平坦光梳生成不易且信道化效率低的问题，提出一种基于信号偏振复用的微波光子信道化接收机。利用2套频率不同的2线本振光梳对处在正交偏振态的射频信号进行解调，可同时接收16个1 GHz带宽的子信道。实验结果表明：系统的镜像抑制比可达到24 dB，三阶无杂散动态范围可达到95.2 dB·Hz ^2∕3。该方案具有子信道数量较多且信道化效率高的优势，在宽带无线通信、雷达、电子战系统中具有较大的应用潜力。

该文分析了调制后光脉冲信号时域抖动的机理, 并介绍了低脉冲抖动光纤声光调制器的设计方法。实验验证表明, 在波长1 550 nm下可得到光脉冲抖动为1.3 ns, 光脉冲上升时间为7.9 ns, 插入损耗为2.9 dB, 消光比为56 dB的高性能光纤声光调制器。

为了提高声光移频器的性能,对其内部声光晶体(AOC)和压电超声换能器(PZT)电极之间的位置失配特性进行研究,并深入分析AOC和PZT电极之间几类不同的几何装配错位关系。通过构造AOC与电极失配的三维有限元模型,在不同轴向装配错位的条件下对AOC中的超声波声场进行仿真分析。根据超声波的声场分布特性,可以发现几何装配错位会导致AOC内部形成不发生声光相互作用的区域,并揭示此区域长度与错位量的关系。通过分析声光相互作用区与不发生声光相互作用区之间的光学界面,发现位置失配会在输出光中发生双光束干涉效应,其对实际光学系统的输出会产生影响。基于双光束干涉原理搭建一种测量不发生声光相互作用区域长度的实验系统,所得结果证明理论分析的合理性。

该文介绍了一种基于声光调制的微波信号多普勒移频方法。该技术基于微波光子信号处理和声光移频技术, 在光学域上实现了微波信号的多普勒频移, 能够用于产生雷达干扰信号。系统的工作频段为2～20 GHz, 测试结果表明, 速度拖引干扰信号的移频范围达到±1 MHz, 最小移频量为±10 Hz。系统实现了目标速度从1 200 m/s减小到1 000 m/s情况下雷达脉冲信号的多普勒频移模拟测试。

结构光三维测量技术具有快速、无损接触、重复性好等特点, 被广泛应用在模具检测及工程制造中, 但传统投影式结构具有离焦模糊的缺点。本文采用全视场外差干涉的原理, 使用高精度声光移频外差干涉条纹代替传统光栅投影中的编码条纹, 与传统工业相机结合使用便可获取快速的全视场三维数据。根据对系统参数的建模计算, 设计加工了外差干涉三维测量仪, 联合使用电动平台及棋盘格标定板来获取该系统的相位高度映射模型, 最后对标准陶瓷台阶进行了测量。实验结果复现了原物体的三维形貌及高度信息, 在30°的观测角下系统的高度分辨率为22 μm, 视场内的空间分辨率优于58 μm, 测量标准陶瓷平板, 高度误差为75 μm。该方法具有检测速度快、体积紧凑、抗环境干扰性强等特点。

激光器是谐振式光纤陀螺(RFOG)的重要组成部分, 其光学噪声严重地限制了RFOG的输出精度。通过建立激光器偏振特性的数学模型, 分析了激光器的偏振消光比、对轴误差和偏振本征态相位差对RFOG性能的影响, 并通过实验验证了模型的正确性。此外, 提出一种基于强度调制基频解调信号的方案, 以补偿RFOG中非理想偏振态的振幅波动。实验表明, 利用该方案可将非理想偏振态下振幅波动引起的陀螺输出波动减小12dB以上。

钠多普勒激光雷达通过发射单模窄线宽的589 nm脉冲激光, 激发80~110 km高度大气中存在的碱金属钠原子获得共振荧光散射回波信号, 可实现中层顶区域大气参数的探测。激光稳频和移频是窄带钠多普勒激光雷达实现中层顶大气风场和温度高分辨探测的关键技术。本文介绍了一种应用于钠激光雷达系统的种子激光稳频和移频方法, 利用归一化的饱和吸收光谱信号实现了589 nm种子激光频率的精确锁定, 频率长期稳定在2.2 MHz左右; 通过级联双通声光移频装置的设计获得了钠原子D2线光谱上三个工作频率的窄线宽激光输出。通过钠多普勒激光雷达的探测实验, 获得了高分辨率的钠层风场和温度探测结果, 并将温度探测结果与卫星探测结果进行了对比。

为了将声光移频器(AOFS)应用至光锁相环路中实现锁相环路快速精密调谐, 并保证相干接收机接收信号的质量, 介绍了AOFS的移频原理以及在锁相环路中的动态工作模式, 对AOFS的插入损耗特性进行了系统的研究, 着重分析了AOFS驱动器功率变化以及移频过程中频率变化对插入损耗的影响。设计并搭建了基于光拍频方法的1550 nm AOFS插入损耗测量实验系统, 测试得出AOFS在各种外界调制信号影响下插入损耗的变化规律, 分析了多种影响因素共同作用下插入损耗的整体动态变化趋势并进行实验验证。根据实验分析结果对AOFS驱动功率进行优化, 结果表明, 将驱动器功率设置为1 W, 相比于25 mW驱动功率, AOFS插入损耗值在移频范围内整体下降15 dB, 最大相对插入损耗值下降1 dB。

研究了利用两个声光移频器间的差频抑制谐振式集成光学陀螺中的背向散射噪声。测试了声光移频器的输出特性, 结果表明声光移频器输出功率随调制频率变化。测试并说明了两路声光移频器的功率不平衡会影响环形谐振器的谐振曲线深度和陀螺解调曲线的斜率, 并最终导致陀螺的测量误差。实验中通过补偿声光移频器的输出功率, 有效地克服了声光移频器功率带宽的影响, 陀螺零漂从补偿前的0.28mV降低为0.095mV。