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Early Posting
摘要
本文研究提出了一种基于氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)微腔的光纤多频法布里-珀罗(Fabry-Perot,FP)声振动传感器。该传感器以单模光纤端面和GO薄膜构成微米级尺寸的FP干涉微腔结构。以GO薄膜作为声振动信号敏感材料,实现对外界声振动信号的探测。通过控制和优化FP微腔长度获得了消光比最大的干涉光谱,并对该传感器施加具有不同频率的单频、双频、三频声振动信号,对其频率响应能力进行了测试。实验结果表明,该传感器具有较高的信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)。其对单频振动信号传感的SNR最高可达61.8 dB,频率响应范围为500 Hz ~ 20 kHz。对双频和三频声振动信号传感的SNR最高分别可达56.8 dB和54.4 dB。本论文实现的基于GO微腔的光纤多频FP声振动传感器具有全光纤、高SNR的特点,在结构健康检测、光纤水听器、管道泄露检测、生物医学等领域具有广阔的应用前景。
激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2
Early Posting
王耕耘  谢莉莉  卜洪波  
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摘要
CMOS图像传感器像元阵列是一种获取二维图像信息的光电器件,其对目标成像的过程满足二维空间奈奎斯特采样定理,即空间频率中小于奈奎斯特频率部分的信号能还原出目标的形状,所以通常采用CMOS图像传感器像元在奈奎斯特频率处的调制传递函数(MTF)的数值大小对成像质量进行评价。CMOS图像传感器提高MTF的主要方法是降低像元的填充因子,但这会降低像元的量子效率(QE),进而降低像元信噪比(SNR),所以要折衷考虑像元MTF和SNR的设计方法。本文从CMOS图像传感器像元的工艺参数出发,详细分析了MTF函数和SNR的理论机理,并列举了多个光波长条件下CMOS图像传感器像元的MTF和SNR的计算结果。
激光与光电子学进展
2021, 58(20): 0
光纤光学与光通信
赵太飞  马壮  李星善  
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摘要
光源布局是影响室内LED光通信照明和通信性能的关键因素之一。相比传统布局使用的大发散角朗伯型LED,小发散角LED具有反射面积小、中心光强度高等优点。以小发散角LED为光源,以最优光照度均匀性、最少LED数量为目标,对正方形和长方形房间的光源布局进行了优化设计,并分析了优化布局的系统性能。结果表明,两种房间中优化布局的照度均匀率均大于90%,接收光功率均大于-2 dBm。在正方形房间中将LED数量减少16个时,用本方法优化后的系统性能优于传统布局,平均光照度提高了7.7%,平均信噪比提高了0.89 dB,信噪比均方差降低了0.04 dB。
激光与光电子学进展
2021, 58(1): 0106002
激光器与激光光学
张丽丽  杨彦伟  
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摘要
激光诱导击穿光谱技术是一种近年来随着激光技术和光谱检测技术的发展而兴起的物质成分检测技术。该技术具有快速、无损、操作简单、无需样品处理等诸多优点,而传统LIBS检测方法存在谱线强度弱、信噪比低等缺点,直接影响定量分析精度。为了增强激光诱导击穿光谱发射强度,提高信噪比,设计了高度为1 mm,直径分别为2 、3、4 、5 、6 mm;直径为5 mm,高度为1 、2 、3、4、5、6 mm的不同腔体,应用粒径分别为10、20、30 nm的纳米金颗粒与腔体结合对样品等离子体进行作用。实验表明,最优腔体直径为5 mm,高度为4 mm;最优纳米金粒径为20 nm。相比传统LIBS,在最优腔体、最优纳米金和最优腔体与最优纳米金联合作用下,增强因子分别为20.6、7.3、31.3,柱形腔体可以提高等离子体电子温度,纳米金粒子对电子温度几乎没有影响。纳米金粒子与柱形腔体均能提高光谱信号信噪比,在最优腔体和最优纳米金联合作用下,信噪比最高。
红外与激光工程
2021, 50(1): 20200137
无线光通信
孙 猷  张俊杰  
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摘要
复杂的水下环境造成了水下光信号的质量下降,为提升水下无线光通信系统信号信噪比,结合深度神经网络提出了一种信噪比改善方法,该方法通过信号频谱有效抑制了信号噪声。实验结果表明:针对1 m传输距离的水下无线光通信16阶正交振幅调制-正交频分复用(16QAM-OFDM)信号,该方法可以实现约17 dB的信噪比提升同时误码率降低至1.709×10-3,可应用于水下无线光通信系统中提升传输性能,且具备一定的泛化能力。
光通信技术
2021, 45(1): 10
仪器,测量与计量
饶瑞中  
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摘要
根据国际上公开发表利用的1969—1972年美国Apollo 11、14、15宇航员放置在月球上的三个角反射器以及1970—1971年苏联无人登月车放置的两个角反射器进行的月球激光测距的论文和技术文献,讨论了月球激光测距中的几个关键物理和技术问题,主要包括:1)角反射器阵列指向与其月面位置的精确定位;2)角反射器激光回波信号的确认;3)接收信号强度与信噪比;4)测距结果的精度;5)满月时为什么不适于测距;6)地球大气对激光测月及其精度的影响。现有技术文献对一些关键的技术细节描述尚不完备,判定接收信号来自角反射器对激光的反射缺乏直接的物理证据,现在声称的距离测量精度与激光本身特性的关系尚需进一步分析。
光学学报
2021, 41(1): 0112002
遥感与传感器
曹启鹏  李永昌  董小静  王超  王靖  
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摘要
大气风场的测量对于全球气候变化、海上暴风探测、日常天气预报精度,乃至国家军事安全具有重要意义。天基相干测风雷达以其高时-空分辨率、高灵敏度、实时探测、体积小等优点,受到广泛关注。大多数航天器都存在微振动扰动源,会对相干测风激光雷达的信噪比有一定影响。本文在对相干测风激光雷达系统原理分析的基础上,以某型号微振动实测数据为样本,分析了卫星微振动对相干测风激光雷达的信噪比的影响。实验结果表明:卫星微振动对于相干测风激光雷达的信噪比有一定影响,在失配角为3.77 μrad时,信噪比在-1.5 dB~1.36 dB之间浮动,相对来说影响较弱。从微振动的角度来讲,某卫星平台能够满足相干测风激光雷达的探测要求。
激光与光电子学进展
2020, 57(9): 092802
光纤光学与光通信
钟俊龙  邱健  骆开庆  李榕  [ ... ]彭力  刘冬梅  韩鹏  
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摘要
针对可见光定位的信源在空间传输中抗干扰能力差、易失真,且接收信号的信噪比(SNR)会随传输距离的增加而显著降低等问题,设计了一款线性调频(LFM)信号同步检测的时域匹配滤波器。该匹配滤波器的特点是结合了过采样与互相关正交算法,将它应用在LFM信号的可见光定位中,可以有效地提高信号传输的距离。基于现场可编程门阵列器件完成了LFM时域匹配滤波器的逻辑设计与集成。在长距离可见光通信的同步检测实验中,在6 m通信距离内,该匹配滤波器同步检测的正确率超过99%,这为将来采用LFM信号进行可见光定位的应用奠定了基础。
激光与光电子学进展
2020, 57(19): 190602
图像处理
王丽  王威  刘勃妮  
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摘要
利用正交匹配追踪算法对高光谱图像进行压缩感知重构,是通过寻找最优原子对原始信号进行线性表示,使残差不断减小以获取重构信号。在处理基于冗余字典的重构问题时,其耗时主要存在于原子匹配过程和残差更新过程,导致算法的计算复杂度较高、难以实现实时处理。针对此缺陷,提出一种用于高光谱图像的埃尔米特压缩感知重构算法,主要思想是:利用埃尔米特求逆引理,对正交匹配追踪算法残差更新的迭代过程进行优化;进一步地,采用人工鱼群算法寻找最优原子,对匹配过程进行加速,以提高执行效率。利用所提算法对高光谱图像进行压缩感知重构处理,合理设置算法参数,在保证重构精度的条件下,与正交匹配追踪算法相比,所提算法能将计算速度提高10倍左右。
激光与光电子学进展
2020, 57(14): 141032
成像系统
孔庆峰  王帅  杨平  林海奇  [ ... ]刘永  许冰  
收起
摘要
电荷耦合器件(CCD)的测量精度是影响波前复原精度的主要因素。受相机制造工艺的限制以及环境的影响,不可避免地会采集到噪声数据,从而影响低信噪比、高空间频率图像信息的采集。为了降低噪声对波前复原的影响,提出了一种基于图像补偿的改进相位差波前传感器。先在CCD相机的正常曝光时间和饱和曝光时间下分别采集两幅图像;然后融合成一幅包含准确高空间频率和低空间频率光强信息的图像。在相同信噪比下,对改进的相位差波前传感器和传统的相位差波前传感器进行了仿真。结果表明,改进的相位差波前传感器的波前反演精度有显著提高。最后通过实验进一步验证了该方法的有效性。
激光与光电子学进展
2020, 57(12): 121103
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