1 北京控制工程研究所，北京0090
2 空间智能控制技术重点实验室，北京100190
3 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京100191
光子带隙光纤有着独特的结构形式、传输介质和导光机制，这使其具有传统光纤无法比拟的优点，是未来光纤陀螺的理想选择。但光子带隙光纤粗糙的纤芯内壁导致其产生强烈的背向散射次波，会使光子带隙光纤陀螺产生额外的非互易误差。为了定量分析光子带隙光纤背向散射次波强度大小，论文基于电偶极子辐射理论建立了一种简单的光子带隙光纤背向散射次波理论模型。通过聚焦离子束微纳加工法和原子力显微镜测量得到了准确的纤芯内壁表面形貌功率谱密度，进而计算得到HC-1550-02型光子带隙光纤背向散射系数理论值为2.61×10-9/mm。通过光频域背向反射散射仪得到HC-1550-02型光子带隙光纤背向散射系数测量值为~1.82×10-9/mm，初步验证了背向散射次波模型的正确性，为背向散射次波抑制技术研究奠定了基础。
光子带隙光纤 背向散射次波 功率谱密度 photonic bandgap fiber backscatter secondary wave power spectral density
激光背向散射成像是激光与生物组织相互作用产生散射光的成像, 在农产品的品质分类中有着广泛的应用。利用激光背向散射成像技术与深度学习, 实现马铃薯在不同存储情况下的品质分类。对激光背向散射进行理论分析, 搭建激光背向散射成像的数据采集系统, 对马铃薯样品进行激光背向散射图像采集, 得到新鲜马铃薯、冰箱存储与室温存储马铃薯的激光背向散射成像数据集。对数据集利用改进后的VGG16网络进行训练, 并与DenseNet121网络、原始VGG16网络的训练结果进行对比。结果显示, 改进后的VGG16网络对数据集的分类准确率为95.33%。由此表明, 激光背向散射成像结合深度学习可以实现马铃薯品质的智能分级。
激光技术 激光背向散射成像 深度学习 品质分级 马铃薯 laser technology laser backscattering imaging deep learning quality classification potato
红外与激光工程
2023, 52(6): 20230181
1 中国科学技术大学核科学技术学院，安徽 合肥 230026
2 上海交通大学IFSA协同创新中心，上海 200240
针对双锥对撞点火方案实验中的受激布里渊散射过程，发展了一套门控角分辨全口径背向散射诊断系统。设计了光纤阵列，对神光-ⅡU装置打靶伺服反射镜上的散射信号进行收集，利用其时间特性，通过相对测量的方式，获得了角分辨的背向受激布里渊散射能量份额，发现其角分布敏感依赖于激光在球壳表面的辐照模式，为深入研究双锥对撞点火方案中的受激布里渊散射过程提供了可靠的实验结果。
激光光学 双锥对撞点火 受激布里渊散射 角分辨全口径背向散射诊断 光学学报
2023, 43(11): 1114001
强激光与粒子束
2021, 33(10): 102001
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
从激光陀螺的锁区理论模型出发, 通过研究激光陀螺的锁区、综合背向散射以及光强信号之间的关系, 分析了光强信号中所包含的锁区信号的特性, 设计了滤波处理电路和信号提取算法, 通过多阶滤波、精确采样和坐标变换跟踪, 将光强信号中提取出的锁区信号进行控制, 抑制了综合背向散射, 充分发挥光学器件的性能, 可降低激光陀螺仪长时间工作产生的零偏漂移, 提高激光陀螺的零偏稳定性。
激光陀螺 锁区 背向散射 零偏漂移 laser gyro lock-in backscatter vectors bias drift
同济大学 电子与信息工程学院 信息与通信工程系， 上海 201804
谐振式光纤陀螺(Resonator Fiber Optic Gyroscope，RFOG)的核心敏感部件是光纤环形谐振腔(Fiber Ring Resonator，FRR)，FRR在不同的束缚方式下表现为反射式与透射式两种结构，文章建立了两种结构的分析模型，推导出最佳工作状态下FRR的输出特性表达式。对于影响RFOG的主要噪声：背向散射噪声，通过建立两种相位调制RFOG结构，推导了两种不同结构FRR构成的RFOG在相位调制下的信号与背向散射噪声输出特性。分析了两种结构下谐振曲线最大斜率处的信号与背向散射噪声的信噪比表达式，最终证明两种结构的信噪比表达式相同，且与FRR的腔长负相关。
谐振式光纤陀螺 光纤环形谐振腔 反射式 透射式 背向散射噪声 信噪比 resonant fiber optic gyroscope fiber ring resonator reflective transmissive backscattered noise signal to noise ratio
为了提高系统的互易性及有效抑制背向散射噪声对RMOG检测精度的影响,提出一种基于光开关抑制背向散射噪声的谐振式微光学陀螺。首先分析和测试实际RMOG系统中背向散射噪声的影响;然后对顺、逆时针两路光波信号进行同频调制,并利用1×2光开关施加时分复用信号使得激光信号在顺、逆时针两个方向来回切换,在时间上分离信号光和背向散射光,用于减小背向散射噪声对RMOG检测精度的影响;分析光开关的信道串扰、切换时间对背向散射噪声的抑制作用。实验结果表明,光开关能够减小背向散射噪声,减小程度受开关串扰的制约,开关切换时间需结合光波导环形谐振腔的时间常数及环路锁定时间进行优化设计。
传感器 谐振式微光学陀螺 Sagnac效应 背向散射噪声 时分复用技术 光开关 中国激光
2020, 47(10): 1010003
长春理工大学 理学院 光电信息科学与技术系, 长春 130022
分析了偏振波动噪声和背散噪声对谐振式光纤陀螺精细度的影响。搭建了光纤环形谐振环测试系统,实验结果表明:通过使用偏振控制器和保偏光源抑制偏振波动噪声, 能使光纤谐振环的特性参数精细度由64.67提高到101, 谐振深度由0.5033提高到0.712。并且测得光纤谐振腔中背向散射光与主信号强度之比为0.0267%。研究结果可为谐振式光纤陀螺的小型化和高灵敏度提供理论参考。
谐振式光纤陀螺 精细度 偏振波动 背向散射 resonator fiber optic gyro finesse polarization fluctuation backscattering
同济大学 电子与信息工程学院 信息与通信工程系, 上海 201804
谐振式光纤陀螺（Resonator Fiber Optic Gyroscope, RFOG）的性能是多种误差和噪声共同作用的结果。分析了RFOG主要误差与噪声的产生机理, 建立了各误差与噪声的分析模型, 结合具体陀螺参数, 对误差和噪声的等效旋转速率进行了估算, 对抑制误差和噪声的有关措施进行了数值量化。以RFOG零偏稳定性0.1°/h需求为例, 为抑制背向散射噪声及背向反射误差, 相位调制移频时顺时针和逆时针光波的载波强度残留水平之积需高于112dB; 为抑制克尔效应, 顺时针和逆时针方向的光强差需控制在3.86nW以内; 地磁场方向不确定性引起的陀螺零偏稳定性约为0.7°/h。该工作为RFOG实验研究和工程设计提供了理论指导。
谐振式光纤陀螺 光纤环形谐振腔 误差与噪声 背向散射 resonant fiber optic gyroscope ring resonator error and noise backscattering
