1 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，光电测控技术研究所，吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
3 长春理工大学中山研究院，广东 中山 528400
太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）是检测物质组成和变化的先进科学装置，可以准确定位和分析物质的微小变化，对物理学、化学、生物学等多个学科的发展产生了深远影响。光纤式THz-TDS在光路传播时具有能量传输损失少、结构紧凑等优点。在光纤式THz-TDS的基础上，将双透镜和旋转延迟线结合，通过研究分析耦合效率理论和双透镜传输特性，利用光学软件ZEMAX设计了一款双透镜准直耦合收发一体共光路系统。为了得到更高的单模光纤耦合效率，研究分析了激光与光纤的耦合原理及耦合误差，并且绘制了耦合失配时的效率曲线。研究结果表明：高斯传播单模光纤的耦合效率达到了76.27%，可以满足稳定辐射太赫兹信号的要求，同时，光纤耦合效率的提高对于增大THz-TDS的太赫兹脉冲信号带宽具有一定帮助。
光纤光学 光纤耦合 收发一体 太赫兹时域光谱系统 单模光纤
河北华美光电子有限公司，河北 张家口 075400
为了解决无光输入时光收发一体模块的接收监控有时会出现异常的问题，提出了一种精确选择跨阻放大器解耦电容和软件校准相配合使用的方法。首先，测试了监控异常时的I2C总线波形和接收电源噪声波形，验证了多种型号跨阻放大器和不同监控解耦电容值对接收监控的影响，确认了接收无光监控异常主要是由跨阻放大器监控残留噪声和监控电容解耦2个原因造成的；然后，通过实验选取合适的监控信号解耦电容，同时使用二阶方程进行软件校准。测试结果表明，该方法可以完全解决无光时的接收监控异常问题。
光纤通信 光电收发一体模块 监控校准电路噪声 optical fiber communication, optoelectronics trans
天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
随着激光雷达技术的发展和测距精度需求的提高，对发射和接收光学系统提出了新的要求，需具有光束可调节、测量光斑小、回波效率高等特性。设计一种工作于1 550 nm光通信波段的收发一体光学系统，发射与接收模块共用部分光路，以减小接收视野盲区，同时有利于结构小型化。为解决不同测量距离、不同表面倾角造成的回波能量差异问题，将光学系统的扩束组件设计成放大倍率为2×～3.5×的连续可调结构；使用两组双胶合透镜进行色差校正，以降低光谱宽度对系统传播距离的影响。经设计优化，系统准直后的激光发散角小于0.3 mrad，出射光斑直径在6.26 mm～10.20 mm连续可调，对于50 m内的测量目标，照射光斑直径均小于20 mm，且在不同变焦位置发散角和光斑直径均满足设计要求。
光学设计 激光测距 收发一体系统 变焦系统 optical design laser ranging transceiver integrated system zoom system
天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
设计了一种可实现收发一体连续扫描的微透镜阵列, 该三片式微透镜阵列以加入场镜的开普勒望远结构为原型, 通过微透镜阵列之间的微小横向位移进行接收视场的选择与发射光线的同步偏转, 完成扫描光学系统对大视场区域的光束收发。设计约束望远镜的视觉放大率为1, 即入射和出射端口的微单元通光孔径相等, 从而实现收发共用且不会造成能量损失和串扰。利用ZEMAX光学设计软件, 采用发射、接收端口单独设计然后拼接的方法搭建模型。微透镜阵列工作中心波长为1 064 nm, 凝视视场为±1.06°, 扫描视场为±10°, 单元规格为1 mm×1 mm, 且只需移动一片即可实现双向扫描, 具有体积小、扫描角度大、灵敏度高等优点。
光学设计 微透镜阵列 开普勒望远结构 收发一体光学系统 连续扫描 optical design micro-lens array Kepler telescope structure integrative transmitting and receiving optical sys continuous scanning
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
当前, 基于多光束相干合成的激光相控阵技术面临着实际湍流环境下远距离传输的应用需求和挑战, 需同时校正系统内部光源噪声和外部动态湍流像差, 并解决远距离传输光延迟和系统规模增大导致的有效带宽急剧下降的问题。现有的技术手段如目标在回路技术和延迟SPGD算法无法应对湍流带来的动态倾斜像差, 而这一点对在远场目标处获得高质量相干合成光束至关重要。文中介绍了中国科学院光电技术研究所在多孔径激光传输控制技术上的最新研究进展, 新技术实现了对光纤阵列激光出射光束倾斜像差的并行和高效校正, 并提出了基于主动波前测量的光纤激光阵列外部像差预补偿校正的方法, 为光纤激光相控阵技术的实际大气传输应用打下基础。
激光相控阵 收发一体控制 多孔径波前测量 湍流控制 laser phased array transceiving control multi-aperture wavefront sensing turbulence correction 红外与激光工程
2018, 47(1): 0103003
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 安徽理工大学电气与信息工程学院, 安徽 淮南 232001
3 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
介绍了一种基于施密特-卡塞格林望远镜的光纤收发一体长光程差分光学吸收光谱(LP-DOAS)系统, 并应用于实际大气HONO和NO2的测量。 该测量系统采用光纤收发一体设计, 相比于目前广泛使用的卡塞格林式差分光学吸收光谱系统更能充分利用望远镜主镜有效面积, 具有较高的光学效率。 分析了暗电流, 偏置以及望远镜内部反射光对系统的影响, 在晴好天气下, 望远镜内部反散光所占大气谱光强比例小于1%。 且通过与传统卡塞格林式差分光学吸收光谱系统进行了实际大气NO2的测量对比, 相关系数r达到0.968, 验证了新系统测量的准确性。 利用该测量系统在河北固城开展了对大气HONO和NO2高灵敏度、 高时间分辨率的外场观测, 在光程为2 490 m下系统对HONO和NO2探测限(2σ)分别为84.2和144.6 ppt。 测量期间的平均时间分辨率约为30 s, HONO和NO2浓度最大值分别为3.2和37.8 ppb, 最小值均低于探测限, 并根据观测期间的数据结果计算夜间HONO/NO2平均值为0.12。
光纤收发一体 Fiber coupling LP-DOAS HONO LP-DOAS HONO NO2 NO2 光谱学与光谱分析
2016, 36(7): 2001
1 装甲兵工程学院兵器系，北京 100072
2 北京理工大学机电动态控制重点实验室，北京 100081
：对几种典型目标的后向散射光偏振度进行了测量和分析。基于探测光的Stokes矢量描述，利用接收光路和发射光路的一体化设计，设计了典型目标偏振特性的激光探测实验装置；在不同偏振光入射角、不同粗糙度参数以及不同表面材质的条件下，对几种典型目标后向散射光的偏振度进行了测量；在实验的基础上对偏振度测量数据进行了双高斯拟合和分析，得出了目标后向散射光偏振度与双高斯函数基本吻合以及基于后向散射光偏振度可以区分不同属性目标的结论。
后向散射光 偏振度 收发一体化 双高斯拟合 backscattering laser degree of polarization transceiver integration double Gaussian fitting
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
卡塞格伦结构简单，安装方便，但次镜的盲区使天线的发射效率降低。基于此，设计了一种基于卡塞格伦望远镜的收发一体光学天线，充分利用卡塞格伦天线有效区域(盲区以外的部分)作为发射。通过4 个自聚焦透镜胶合光纤结构的端面环形离轴发射代替激光器高斯沿轴发射，可有效规避次镜盲区的影响；用大芯径塑料光纤接收信号，不但耦合效率高，且便于发射-接收对准。实际测试结果表明：该天线系统易于对准，发射损耗低，满足一般无线光通信系统的要求，最终实现收发一体。
空间光通信 收发一体 卡塞格伦天线 自聚焦透镜 激光与光电子学进展
2015, 52(12): 120602
西安通信学院信息传输系, 陕西 西安 710106
详细分析了隐蔽式无线光通信系统的特点，为提高对准精度，采用分光镜和光学透镜组设计实现了一种收发一体式光收发机，从而保证发射光束和接收光束光轴的重合；采用微变形镜和角锥反射器，设计了一种新的调制回复反射器。实验结果表明：系统的传输速率为120 kb/s，误码率为1.33×10-7，视场角为21°，符合实际应用的要求。
光通信 光学设计 收发一体 隐蔽式无线光通信 调制回复反射器 光学学报
2014, 34(s2): s206009
南京北方信息控制集团有限公司， 江苏 南京 211153
为测量数据在光纤传输过程中的时延和误码率，设计了以光纤为传输介质的高速数据收发电路，采用TLK1501作为电信号到光信号的接口器件，利用FPGA(现场可编程门阵列)设计了接收端和发送端的单元电路，并对接收到的数据进行了比对，做误码分析。实验结果证明,该电路设计可靠性高，具有较高的实用性。
现场可编程门阵列 光收发一体模块 光纤传输 FPGA optical transceiver module fiber transmission
