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大气光学与海洋光学
姚海峰  倪小龙  陈纯毅  佟首峰  [ ... ]姜会林  刘智  
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摘要

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。

光学学报
2018, 38(1): 0101003
光纤光学与光通信
范新坤  张 磊  宋延嵩  江 伦  
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摘要
为了合理设置雪崩光电二极管(APD)探测器的偏压, 在恒定温度下实现倍增因子可调, 分析了APD探测器的工作原理及影响其探测灵敏度的因素, 并在室内对APD探测器的探测灵敏度进行测试。实验结果表明: 当通信速率为10~2000 Mb·s-1时, 探测灵敏度可达-47~-34 dBm; 当偏压为55.0~70.0 V时, 10,100,1000 Mb·s-1通信速率下的探测灵敏度分别提高了5.7,6.5,7.8 dB。实验结果很好地验证了理论分析的正确性, 这为空间激光通信系统接收性能的提高提供了技术支持。
激光与光电子学进展
2017, 54(10): 100610
摘要
为了在低照度条件下获取目标的彩色图像, 提高夜间对目标的识别能力, 提出了基于四波段图像融合的彩色夜视方法.采用F-P滤光片设计出了透射中心在三基色光中心波长及近红外波段的四波段滤光片, 在各个透射区域的平均透射率均达90%以上; 将四波段滤光片设计成圆形滤色轮结构, 用分光计测得了各波段滤光片的光谱透射性; 对加入滤光片后的系统信噪比进行了分析和计算, 分析结果表明加入滤光片不会引入噪声, 计算结果表明加入蓝色、绿色、红色和近红外波段滤光片的成像系统的信噪比分别是原来单色微光夜视系统信噪比的19.59%、38.45%、47.28%和46.70%.借助国产超二代像增强器在微光实验室进行了四波段图像采集及彩色图像融合实验, 实验时光照度分别为1×10-3lx和1×10-1lx, 对获取的图像质量进行了评价.结果表明:在照度为1×10-3lx时, 融合的彩色图像在均值、方差和熵这三项指标上均优于过滤后的蓝色和绿色的单色图像, 且由于彩色图像中利用了近红外图像进行增强, 使得彩色图像亮度更高, 颜色分辨性更好; 在照度为1×10-1lx时, 融合后的彩色图像的信息熵比红、绿、蓝三种基色图像的大, 彩色图像携带的信息量更大.本文的研究对彩色夜视成像系统的设计和研发具有借鉴和指导意义.
光子学报
2017, 46(5): 510002
信息获取与辨识
摘要
星敏感器在动态跟踪模式下, 移位星像的信噪比衰减, 弱星难以提取, 当探测星数降为2颗时, 定姿误差加大。鉴于对齐灰度叠加不能显著提高动态星像的信噪比, 故提出一种帧间窗口移位灰度叠加法。通过对备选弱星窗口灰度数据进行流水缓存并移位叠加, 增强弱星灰度及信噪比, 使其满足探测阈值条件, 确保星敏感器视场中始终保持不少于3颗星。仿真结果表明: 4帧灰度叠加后弱星信噪比较单帧星图提高了1倍多, 增加一颗观测星后定姿精度更高。
红外与激光工程
2017, 46(2): 226001
光纤光学与光通信
范新坤  张磊  宋延嵩  江伦  吴凯  
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摘要
针对空间激光通信系统小型化设计的需求, 提出了使用雪崩二极管(APD)型四象限探测器实现跟踪与通信复用的方案, 用以降低通信系统的体积和功耗, 提高光能量的利用率。简述了系统总体方案的组成与工作原理, 在室内搭建测试平台, 对跟踪与通信复用模式下的数据采集、通信速率、极限灵敏度、跟踪精度等探测性能进行测试。结果表明: 采用靶面直径为4 mm的APD型InGaAs四象限探测器, 在曼彻斯特编码、强度调制/直接探测条件下, 通信速率可达10 Mb/s, 探测灵敏度为-35.4 dBm, 误码率为10-6。当光斑直径为四象限探测器光敏面直径的一半左右时, 光斑位置检测的最小分辨率为2 μm, 探测范围可达0.8 mm, 角分辨率为0.8 μrad。初步验证了使用APD型四象限探测器用于跟踪与通信复合探测技术的可行性, 为空间激光通信系统小型化设计提供技术支持。
中国激光
2017, 44(9): 906009
测量与计量
摘要
提出了一种谐振腔振荡式单次脉冲信噪比测量技术,通过精确设置谐振腔长度、两谐振腔之间的光程差、高反镜的反射或透射率,可简便地实现信噪比测量中高动态范围、大时间窗口和高时间分辨率三个关键指标。同时,采用全口径光束测量,保证了测量信号的高保真度。从理论上分析了谐振腔结构的各种功能和稳定性,以及色散引起的误差影响,在谐振腔中引入楔形高反镜,避免了次脉冲噪声的产生。理论上,该种结构可以实现1010,甚至更高信噪比的测量,而且能达到百飞秒的高时间分辨率。
中国激光
2016, 43(9): 904001
激光器件与激光物理
摘要
基于掺镱光纤激光放大器理论模型,分析了掺镱光纤激光放大器中心波长和增益光纤长度等因素对放大发光辐射(ASE)的影响。根据计算结果,优化了1030 nm窄线宽光纤激光放大器设计参数。采用主振荡功率放大结构,搭建了基于窄带种子源一级放大器的实验装置,使用25 μm/400 μm(纤芯直径/包层直径)掺镱光纤实现了中心波长1030 nm、3 dB线宽0.072 nm、最高功率1.01 kW的连续激光输出,光光转换效率为81%,1030 nm激光功率占比大于99%。由理论计算和实验结果可知,经过合理的优化设计,采用商用光纤可实现窄线宽1030 nm光纤激光器高功率、高效率、高信噪比输出。
中国激光
2016, 43(6): 601003
工程应用
摘要
针对朗伯型发光特性的LED光源, 采用田口方法和传统遗传算法过程相融合的混合田口基因算法(HTGA)对用于光束整形的TIR透镜进行结构优化设计, 以期在特定目标屏上获得均匀照明效果。此算法把透镜结构参数组合作为染色体, 以目标屏上所获得的照明效果为基础构建评价函数, 最终优化获得TIR透镜结构参数。整个过程在Matlab和Tracepro共同搭建的平台上进行。仿真结果表明, HTGA算法充分利用田口方法的参数设计特性, 提高了传统遗传算法优越性, 最终优化所得TIR透镜在实现光能利用率60%的情况下, 使照明均匀度达到88%, 有效改善目标屏上的照明均匀性。
电光与控制
2016, 23(12): 97
王书涛  李梅梅  李盼  刘铭华  [ ... ]王丽媛  曾秋菊  
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摘要
荧光法测量SO2浓度是大气监测中常用的检测手段.双光路技术可以消除光源和光路的噪音干扰, 但光电转换器件在激发光照射下产生的背景噪音也会影响定量分析的准确度.本文采用经验模态分解滤波算法降低检测中存在的各种噪音, 在实现有效降噪的基础上较好地保存了有用的原始信号.仿真结果表明, 针对SO2浓度检测系统, 利用经验模态分解去噪后信号的信噪比达到204.273 6,均方误差为0.007 0.与小波去噪法相比, 经验模态分解检测效果更佳.最后将经两组不同方法处理后的信号应用于气体检测系统中, 实验数据的线性关系更好地验证了经验模态分解方法应用到浓度检测系统的可行性.
光子学报
2014, 43(2): 228002
成像系统
吴建荣  沈夏  喻虹  陈喆  [ ... ]刘震涛  谭诗语  韩申生  
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摘要
随着对成像分辨率的要求日益提高,成像所需采集的数据量不断增大,亟需发展一种具有更高图像信息获取效率的压缩成像方式。压缩感知信息理论的兴起使压缩成像研究得到了快速的发展。提出了一种基于空间随机相位调制的单次曝光压缩感知成像方案,通过压缩成像实验验证了该成像方案在原理上的可行性。理论分析并实验验证了系统的空间分辨能力、信噪比随系统参数变化的相互制约关系。
光学学报
2014, 34(10): 1011005
12
00 11