光泵THz激光器输出频率稳定特性研究

在太赫兹(THz)成像、雷达探测、相干通信等许多应用领域中,THz辐射源的频率稳定性是直接影响其应用效果的核心问题之一。基于双光子迁移效应建立了光泵THz激光器输出激光频率漂移的物理模型,推导出THz激光频率漂移的解析计算公式。以光泵甲醇(CH3OH)为例,给出了不同压强下的甲醇吸收谱线,定量分析了泵浦光频率漂移和泵浦功率对THz激光频率稳定性的影响,并讨论了THz激光腔内工作气体压强对THz激光频率漂移的影响。研究结果表明:随着泵浦光功率的增加,THz激光频率的漂移量逐渐增加;随着THz腔内工作气体压强升高,THz激光的频率漂移逐渐下降;当泵浦光频率漂移量在一定范围时,将出现THz激光的频率漂移量极值,且泵浦光的频率漂移量等于工作气体吸收谱线宽度的1/4时,THz激光输出的频率漂移达到极值。由此可见,在实际工作中,不仅需要合理选择腔内的工作条件(压强、温度),而且还需要采取措施将泵浦光的频率漂移控制在一定范围以内,以提高THz激光的输出频率稳定性。

基于动态布里渊线宽的海水温度反演

为了研究不同盐度下布里渊线宽发生改变时海水温度的变化状况，采用动态布里渊线宽的方法，推导出海水温度的计算公式。通过选取不同的海水盐度进行计算机模拟，得到了动态布里渊线宽下海水温度相应变化的结果，以及布里渊线宽频移与温度的曲线和不同海水盐度下水温对于布里渊线宽的独立性曲线，模拟仿真数据与实际实验结果基本一致。结果表明，基于动态布里渊线宽的海水温度反演方法具有测量精度高、信噪比高等优点，可广泛应用于清澈海水、以及近岸浑浊海水的精确测量，对海况监测、近海国防都具有重要的应用价值。

基于杜芬振子的ZPW-2000轨道电路抗邻线干扰研究

针对既有高铁车站采用单端发码时易受邻线干扰而引起危及行车安全的问题,首先,对国铁集团关于高铁整治文件中采用股道分割增加双端发码功能实现邻线干扰防护的原理进行研究;其次,结合混沌理论在微弱信号解调方面的优势,发现机车在多元嘈杂环境中解调所需移频信号的原理与混沌理论在嘈杂环境中提取有用信号的思想一致。将双耦合杜芬振子系统运用到移频信号检测中,为能够识别ZPW-2000轨道电路移频信号,对耦合方程进行广义尺度变换,推导出能够检测移频信号频率的双耦合杜芬方程数学模型,并运用MATLAB/Simulink平台搭建仿真系统,给出检测步骤,调整系统参数进行仿真试验。研究结果表明,本线机车同时接收到本线和邻线移频信号后,系统仅能对本线移频信号对应的频率产生相变,对邻线不同频率的移频信号呈现出“免疫”状态,与传统移频信号解调方法相比,所采用方法将检测信噪比至少降低了20dB,该研究为移频信号抗邻线干扰提出一种新方法。

基于法布里-珀罗标准具测量散射光谱的频移和线宽

激光在介质中传播易发生散射,不同波长的散射光经过法布里-珀罗标准具多光束干涉后,会发生等倾干涉而形成半径不同的同心圆环.根据等倾干涉产生亮条纹的条件,获得同一波长的散射光相邻两级干涉条纹半径的数量关系,以及同一级干涉条纹中不同波长散射光的频率间隔公式,便可获得散射光谱的频移和线宽.

利用双耦合杜芬振子检测含噪移频信号的研究

针对特殊运营场景下采用股道分割方法无法实现邻线干扰防护的问题,分析股道分割抗干扰方案,构造双耦合杜芬阵子模型,并通过时域调幅构建任意频率信号检测模型。依据移频信号特征构造出能够涵盖移频信号所在频段的内策动力序列,利用步长自动调整实现移频信号的搜索,避免了检索移频信号时繁琐的运算过程。搭建仿真模型进行试验,发现在耦合杜芬振子1与振子2中分别加入与内策动力频率对应的待测移频信号,不同的耦合振子均能检索到属于该频段的移频信号,为移频信号的抗干扰研究提供一种新思路。

利用不同介质进行布里渊放大的研究

研究了受激布里渊散射振_放双池系统中振荡池和放大池选用不同种类介质的情况 .理论分析结果表明 ,当两种介质的布里渊频移接近 ,布里渊线宽有交叉时 ,系统仍具有放大作用 .采用CCl4 作为放大池介质 ,CCl4 CS2 的混合介质作为振荡池介质 ,利用Nd :YAG调Q激光研究了布里渊频移的偏离对布里渊放大的影响 ,结果表明 ,当布里渊频移的偏离较小时 ,其种子光放大率和种子光脉宽压缩率仍然很大 .采用CS2 作为放大池介质 ,苯作为振荡池介质 ,对振 放双池系统进行了实验研究 ,其种子光放大率达到 4 4 ,种子光脉宽压缩率为 7 2 ,相位共轭保真度为98% ,种子光放大率的稳定度小于 3% .

激光二极管自混合干涉信号随外腔长度衰减

理论分析了激光二极管自混合干涉信号随外腔长度增大的变化特点及规律。从复合谐振腔干涉函数出发,推导出激光二极管自混合干涉信号随外腔长度增加指数衰减,衰减系数与光频虚部成正比,并给出光频虚部和实部满足的超越方程组。求解该超越方程组得到,当外腔长度超过一个临界值时,光频虚部随外腔长度近似反比衰减,则激光二极管自混合干涉信号随外腔长度增加衰减很缓慢;当外腔长度小于该临界值时,外腔反馈会使光频虚部增大,而且光频虚部随外腔长度变化而振荡,激光二极管自混合干涉信号出现复杂的状态。外腔反馈强度越大,或激光单模线宽越大,这一外腔长度的临界值则越小。分析激光二极管自混合干涉还需要考虑外腔反馈对光频虚部的影响。

基于受激布里渊散射的海水温度和盐度同步反演

为实现海水温度和盐度的同步测量,理论和实验研究了受激布里渊散射(SBS)频移和线宽相结合的数据反演方法。理论上根据经验公式,拟合了SBS频移、线宽随温度、盐度的变化关系。实验上测量了不同温度、盐度下海水的SBS频移和线宽,并利用理论反演模型反演分析了海水的温度和盐度。研究结果表明,利用频移和线宽相结合的方法可实现海水温度和盐度的同步反演,温度反演误差的最小值为0.04℃、最大值为0.41℃,盐度反演误差的最小值为0.09‰、最大值为0.65‰。