1 西南石油大学机电工程学院石油天然气装备教育部重点实验室,四川 成都 610500
2 成都工业学院智能制造学院,四川 成都 611730
针对载波外调制过程中引入的调制深度偏移以及载波相位延迟等因素对光纤地震计解调结果的影响,提出一种多级正交信号融合计算方法,综合考虑三级倍频载波以及三级贝塞尔函数对解调效果的影响,并在此基础上计算载波相位延迟和相位调制深度C,实现对解调结果的误差补偿。实验结果表明:多级正交信号融合计算方法改善了表征解调结果非线性失真程度的总谐波失真,解调结果改善后总谐波失真达到-90 dB,同时解调结果信纳比达到84 dB,综合二者可看出所提算法对相位延迟和调制深度C具有强鲁棒性;所提算法解调结果可达到的本底噪声水平;所提算法解调结果相位延迟稳定在0°左右,与其他算法的结果相比,所提多级正交信号融合计算方法对于信号解调具有更好的实时性。
光纤光学 光纤振动传感 相位生成载波 相位解调 相位延迟 调制深度 光学学报
2023, 43(22): 2206005
1 暨南大学光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室,广东 广州 510632
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西 西安 710119
3 中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
4 广东工业大学广东省信息物理融合系统重点实验室,广东 广州 510006
5 季华实验室,广东 佛山 528200
太赫兹调制器作为太赫兹技术应用的重要器件之一,在太赫兹通信、成像和传感等领域具有广泛应用前景。但是目前太赫兹调制器调制深度、工作带宽、稳定性等有待提升,这制约了太赫兹技术的进一步推广与发展。基于此,设计并制备了一种新型光控砷化镓/侧边抛磨太赫兹光纤(SPTF)调制器,将砷化镓转移到太赫兹光纤抛磨区,增强太赫兹波倏逝场与砷化镓相互作用。在外置808 nm激光器照射下实现对太赫兹波幅度调制,调制深度达到97.4%。实验结果表明,这种新型的光纤调制器具有较好的光控调制效果。同时,该器件体积小、集成度高,具有广泛应用的潜力。
太赫兹调制器 侧边抛磨光纤 砷化镓 光控 调制深度 激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811003
福建师范大学光电与信息工程学院,医学光电科学与技术教育部重点实验室,福建省光子技术重点实验室,福建 福州 350007
采用COMSOL Multiphysics软件对不同结构组织中的声光作用过程进行仿真,讨论轴向和径向的光分布特点以及单层和多层组织光学参数对声光信号的影响。仿真结果表明:入射光束的大小对轴向和径向光的衰减速度以及轴向能流率峰值出现位置均产生影响;声光信号的峰峰值、平均值以及调制深度均随单层组织光学特性的改变而规律性变化;对于多层结构,声光信号的调制深度仅取决于靶组织的光学特性,与非靶组织的光学特性无关。
生物光学 声光作用机制 光学参数 多层组织 调制深度 光学学报
2023, 43(10): 1017001
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
受激拉曼散射是相干拉曼散射中的一种, 其产生的信号在三阶非线性效应下得到了显著地增强, 且没有非共振背景的干扰, 光谱与自发拉曼光谱几乎完全一致。 因此, 基于受激拉曼散射的显微成像技术具有无标记、 高特异性、 非侵入等优点, 已成功运用在生物细胞成像中并取得了许多重大的成就。 受激拉曼信号与激发光的波长相同, 易受到激发光背景噪声的干扰, 为解决该难题, 常采用光学调制与相敏检测相结合的方法对其进行检测。 检测过程中, 调制深度对受激拉曼信号强度和信噪比有重要影响。 针对此, 基于相关理论深入分析了调制深度对受激拉曼信号强度及信噪比的影响。 同时考虑到在生物光谱成像等应用中, 细胞光损伤阈值对两束激发光功率之和的限制, 分析了不同调制深度下, 获取最大信号强度及最佳信噪比的激发光功率配置方法。 通过搭建受激拉曼实验系统, 以二甲基亚砜为研究对象, 进行实验验证。 研究结果表明, 在光损伤阈值的限制条件下进行受激拉曼损耗检测时, 同一调制深度下, 当泵浦光与斯托克斯光光功率比为1: 1时信号强度达到最强, 比值为1∶2时信号的信噪比达到最佳。 在泵浦光与斯托克斯光光功率比相同的条件下, 受激拉曼信号强度和信噪比均随调制深度的降低而降低且近似呈线性相关。 实验得到的二甲基亚砜受激拉曼光谱图也验证了在实际样品的光谱检测中, 调制深度越高得到的光谱信号越强, 信噪比越佳, 整体的光谱质量也越好。 该研究结果是对受激拉曼显微技术在信号调制与检测方面的完善, 可为受激拉曼光谱检测和细胞成像实验做出参考性指导。
相敏检测 受激拉曼散射 调制深度 信号强度 信噪比 最佳光功率比 Phase sensitive detection Stimulated Raman scattering Modulation depth Signal Intensity Signal-to-Noise ratio Optimum optical power ratio 光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1068
玻璃药瓶中的氧气残留对瓶中药品的无菌特性造成了严重的威胁。采用波长调制光谱(Wavelength Modulated Spectrum,WMS)技术解调得到的二次谐波信号峰高值作为氧浓度反演的基础。然而,在用二次谐波信号测量气体浓度时,由于调制深度的变化会导致二次谐波峰值的变化,这通常会给系统带来误差,进而降低浓度的反演精度。而调制深度受调制电流波动、温度和压强变化等因素的影响不能直接计算获得进而修正。针对这一问题,本文成功地将调制深度与二次谐波峰高的关系转换为二次谐波峰宽和峰高的关系。然后,利用峰宽校正后的谐波峰高对气体浓度进行反演。初步实验表明,利用峰宽校正后的谐波峰高对瓶内气体浓度进行预测的准确性提高了2.1%,且系统的整体鲁棒性也得以提升。本文提出的校正方法不需要系统参数信息与气体成分信息,可以直接从谐波信号本身出发对调制深度进行校正,十分适合于工业现场的在线氧气浓度预测。
波长调制光谱(WMS) 氧气残留检测 调制深度 峰宽 峰高 WMS oxygen residue detection modulation depth peak width peak height
光子学报
2022, 51(10): 1014004
1 中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院大学,北京 100049
3 东莞理工学院电子工程与智能化学院,广东 东莞 523808
提出一种利用调制深度响应曲线的全局信息进行重叠峰识别的结构光照明显微术,采用有边界约束的最优化算法解析得到薄膜样本各表面的高度,进而实现厚度分辨力高、精度高、计算速度快的膜层厚度分布测量与表面形貌重构。根据仿真分析,在理想条件下所提方法可将厚度检测分辨力从483 nm提升至175 nm,并通过实验证明了所提方法可减少迭代次数,且具有较高的重复性精度。
测量 光学检测 结构光照明显微术 光学薄膜 调制深度响应 厚度检测 光学学报
2022, 42(20): 2012001