同步相移横向剪切干涉中偏振器件的误差建模

为了对同步相移横向剪切干涉系统中偏振器件的选型、装调以及误差补偿提供可靠的理论依据,本文根据琼斯矩阵原理,构建了系统中1/4波片和偏振片阵列误差对测量结果影响程度的误差模型,对四分之一波片的相位延迟误差、快轴方位角误差以及偏振片阵列透光轴方位角误差对测量结果的影响进行了定量分析。仿真结果表明:1/4波片的相位延迟误差在±1°以内时,波面测量误差为0.00002λ(PV)和0.000062λ(RMS);1/4波片的调整精度在±2°以内时,波面测量误差为0.0001λ(PV)和0.00006λ(RMS);偏振片阵列方位角误差在±1°以内时,测量误差为0.003λ(PV)和0.001λ(RMS)。根据仿真结果对测量系统中偏振元器件进行选型,同时选择两种不同精度的偏振元器件进行对比实验。实验结果的残差值与仿真结果的残差值的PV以及RMS值偏差均小于λ/20,可以在一定程度上验证模型的有效性。本文提出的数学模型可以为同步相移横向剪切干涉系统中偏振器件的选型提供可靠的理论依据。

一种大功率圆极化交叉对称阵子天线

为了满足大功率反射面天线的馈源设计要求,文章设计了一种大功率圆极化交叉对称阵子天线,其工作频率在1.19GHz~1.285GHz,天线整体由交叉对称阵子和开槽线巴伦组成。通过开槽线巴伦实现平衡-非平衡馈电。为了实现圆极化,通过改变对称阵子结构,在对称阵子臂相邻90°处增添一对阵子臂,形成交叉对称阵子,并通过调整阵子臂的长度,使其实现90°自相移结构,并最终实现圆极化,由于天线整体均为金属,使得天线可以承受更高的功率。该天线在1.19GHz~1.285GHz频带内电压驻波比(votage standing wave ratio,VSWR)<1.5,圆极化轴比<3dB,实测结果表明,实测和仿真结果基本一致,天线在该频段内实现了较好的圆极化特性。

高成品率大耦合因子DFB激光二极管芯片设计与制备

设计并制备了一种基于相移光栅的大耦合因子分布反馈(DFB)激光二极管芯片,解释了相移光栅在大耦合因子下实现芯片高成品率的机理。采用传输矩阵法模拟了不同耦合因子下随机相位对均匀光栅和相移光栅激光二极管芯片单模特性的影响,发现对于常规均匀光栅DFB结构,随着耦合因子的增加,芯片阈值增益差会明显降低,从而降低芯片单模成品率;而相移光栅DFB结构在不同耦合因子下,芯片阈值增益差并没有明显变化,仍能够保证比较高的单模成品率。采用电子束光刻制作了1/4波长相移光栅和均匀光栅并进行了对比,最后制备出大归一化耦合因子(κL=2.1)的相移光栅DFB激光器二极管芯片。测试统计数据显示,与均匀光栅激光二极管芯片相比,新型相移光栅DFB激光二极管芯片成品率明显高,达70%以上。与常规归一化耦合因子(κL≈1.2)DFB激光二极管芯片相比,在宽温(-40~95℃)下,新型大耦合因子激光二极管芯片的光谱单模特性更稳定,同时具有更低的阈值电流,在低工作电流(30 mA)下,芯片的-3 dB带宽大于18 GHz,满足传输速率为25 Gbit/s的高速传输协议要求。

一种面向储能系统的双向隔离型AC-DC矩阵变换器控制策略

为了满足网侧高电能质量以及储能元件安全可靠和长使用寿命的需求,本文针对双向隔离型AC-DC矩阵变换器提出了一套系统的控制策略,包括对系统的双闭环控制和变换器的后级单重移相调制方法。其中双闭环控制包含网侧电流内环控制和直流侧电流外环控制,调制方法中保持前后级电路间协调同步,前级电路采用双线电压调制方式,后级电路采用等比例移相调制方式。仿真和实验结果显示,变换器的网侧功率因数可达0.99,直流侧电压纹波在0.15%以内。直流侧电流指令突变时,电流跟踪速度快且无超调。因此,采用所提出的控制策略可以保证网侧电能质量高、直流侧具有良好的动静态特性。

隔离型AC-DC矩阵变换器最小电流应力控制方法

针对隔离型AC-DC矩阵变换器降低功率器件成本、提高效率和抑制电磁干扰等需求,提出了一种基于零矢量嵌入的移相策略的最小电流应力控制方法。基于移相策略深入研究了影响变换器电流应力的关键因素。建立了三维(3D)功率模型,从中求取等功率分布线,通过引入功率约束条件以及移相角范围,对电流应力在限定条件下采用序列二次寻优方法进行最小化寻优,得到使电流应力最小的最优移相比。仿真和实验结果表明,基于零矢量调制的移相调制策略可以实现前后级电路的协调控制,功率因数在0.96左右,直流侧输出电压和电流稳定且纹波小。因此,采用所提控制方法,在保证网侧和直流侧的基本性能的同时,实现了对变换器电流应力的最小化。

基于矩阵变压器的全移相双有源全桥直流变换器的电流应力优化方法

针对传统单一移相策略下,双有源全桥(dualactive bridge,DAB)变换器无法真正实现全局最优电感电流应力的问题,提出一种基于矩阵变压器的全移相调制优化算法。全面分析由3个移相自由度组成的6种移相模式对电感电流应力的影响,并结合传输功率的数学模型得出所有电压传输比对应的全局最优解。使用一种低压侧并联高压侧串联的新型矩阵变压器结构,并分析由此结构引入的第4个移相角对优化结果的影响。最后通过直接功率控制将调制优化算法应用到此拓扑中。仿真和实验结果表明,提出的调制优化算法可以使得DAB变换器全局电感电流应力最优,提高工作效率,在轻载时能够实现软开关。

考虑故障阻抗与多级变压器影响的电压凹陷评估

综合考虑了故障阻抗的随机性和不同绕组联接方式的多级变压器对凹陷评估的影响。建立了故障阻抗的随机分布模型和多级变压器的等效移相矩阵,对考虑2个方面影响因素后的电压凹陷幅值与频次评估的数学模型、算法和步骤进行了详细研究。对简单9节点系统和IEEE30节点系统进行了仿真分析,结果证明,变压器绕组联接方式对电压凹陷幅值和频次均有影响,故障阻抗对电压凹陷幅值有明显影响,与现有评估方法进行比较,评估结果准确,原理简单,适用于任意规模与结构形式的电网。

用矩阵条件数求解相移最佳采样方式

应用相移干涉术测量物体相位时 ,相移量与相移帧数存在着最佳取值问题 ,即最佳采样方式 ,它决定着系统抗扰动和降低误差的能力 用系数矩阵的条件数衡量相位测量误差矩阵与强度探测误差矩阵方程的性态 ,即光强方程组对扰动的敏感程度 ,经数学推导及论证 ,得出结论 :当系数矩阵为正交矩阵时 ,相位计算的误差最小 ,或者说在等间距满周期采样情况下 ,具有最强的抗噪音能力 在推导出最佳采样方式后 ,对系数矩阵的条件数与采样方式之间的关系进行了计算机模拟 。

基于动态矩阵控制的双有源桥DC-DC变换器电流应力优化策略

为了提高拓展移相控制的双有源桥DAB(dual active bridge)DC-DC变换器的电压动态响应性能,降低系统的电流应力,利用使电流应力最小的优化相移比与输出电压之间的关系,提出了一种将电压动态矩阵控制DMC(dynamic matrix control)算法与变换器电流应力优化方法相结合的控制算法,并从预测模型、滚动优化和反馈校正3个环节详细介绍了DAB的DMC电压预测控制的具体实现过程。最后,将所提控制方法与电压闭环PI控制的拓展移相电流应力优化算法进行了仿真比较。仿真结果表明:该方法不仅减小了电流应力,而且在变换器启动阶段、输入电压突变和负载突变时大大改善了变换器的电压动态响应性能。

一种同步移相干涉测量系统的误差研究

根据偏振光的琼斯矩阵理论,分析了一种基于二维光栅分光的同步移相干涉测量系统的工作原理。从干涉系统、分光系统以及移相系统三个部分详细研究了该系统的误差产生原因和作用机理,并针对各种误差源提出了相应的解决办法,为同步移相干涉测量系统中光学元件的选择、光路的调整及其误差的补偿提供了理论依据。结果表明,干涉部分的误差影响较小,可以通过光路的设计降低分光部分的误差;移相系统的误差最大,必须要对移相误差进行标定。

干涉型复合腔激光束相干合成中分束器的相移特性研究

分析了采用分束器构建干涉型复合腔进行激光束相干合成的过程与原理.利用分束器的特征矩阵研究了分束时产生的反射与透射相移,得到了两束相干光经过分束器分束后进行相干叠加时相移满足的普适关系,从相移的角度解释了分束器一侧发生相长干涉时另一侧必然发生相消干涉这一现象.比较了分束器与光纤耦合器在激光束相干合成应用中的一些特性,并验证了所得相移关系式的正确性.

数值分析渐变DBR对垂直腔面发射激光器谐振腔模的影响

通过数值分析研究了含线性渐变层的Al0.9Ga0.1As/AlyGa1-yAs/GaAs/AlxGa1-xAs DBR的光学特性及其对VCSEL谐振腔光学特性的影响,建立了渐变型DBR渐变层厚度与折射率的关系,通过特征矩阵法计算了突变GaAs/Al0.9Ga0.1As DBR和渐变型DBR的反射谱和反射相移,分析了渐变层对DBR反射率和反射相移的影响.对渐变型DBR,要使VCSEL谐振腔满足中心波长相位匹配条件,还需要在DBR靠近谐振腔一侧的最前面增加一定厚度的渐变层,称为相位匹配层.通过计算,我们得到了使VCSEL谐振腔满足相位匹配条件时均匀层和相位匹配层的厚度.

偏振光学系统中相位延迟机理及其应用

为了实现偏振编码的自由空间量子密钥分发实验,研制了偏振保持的光机系统,并对该系统所采用的相位延迟传输机理及应用进行了研究,建立了偏振误码率在允许范围内的量子链路.首先,采用矩阵光学理论对偏振光的方位角、相位延迟与消光比的关系进行了介绍.接着,通过矩阵光学理论及实验验证了偏振光学系统的相位延迟线性叠加原理.然后,在相位延迟线性叠加原理的基础上,设计了一套偏振保持光学系统,并通过理论分析及实验验证了此系统具备良好的偏振保持效果.最后,将偏振保持光学系统的设计机理应用于量子通信光机系统的设计之中,并取得了良好的设计效果.实验结果表明:相位之间的相互抵消可以有效地进行偏振保持设计,最终设计的量子通信光机系统的偏振消光比优于500∶1.满足了自由空间量子通信实验中对偏振误码率的要求.

影响相移光纤分布反馈激光器的增益阈值的因素

本文从理论上分析了在光纤光栅的调制度一样的情况下 ,影响光纤分布反馈激光器的增益阈值的几个因素 :相移量的大小 。

光纤光栅传输矩阵研究

利用模耦合理论给出并分析了一般坐标系下相移布喇格光纤光栅中的传输矩阵及其特性,所给出的传输矩阵具有分段不变性,而且不能被分解为一个矩阵和一个相移矩阵的乘积.利用该传输矩阵可以研究均匀、相移、啁啾、超结构等光纤光栅及光栅的级联等.计算了相移光栅的反射谱和相移量的关系,以及两个光栅级联时的反射谱.结果表明,同样相移量时的反射谱和已有文献不同,两个光栅级联时,也不同于已有文献,各自的谐振波长与光栅的级联没有关系.

多通道窄带Fx-Newton时频算法及动力机械有源隔振实验

提出了一种多通道窄带Fx—Newton算法，用多个控制器并联控制各窄带带通滤波器提取的多根线谱。离线辨识次级通道频响矩阵并求逆后，只需L×L个（通道数为L）2阶滤波器即可实现次级通道逆模型滤波，从而使控制器系数向最优值迅速收敛。还提出了窄带滤波相位差的自适应补偿算法，可提高线谱频率波动时的控制鲁棒性。在200kw实船柴油发电机有源无源隔振装置上进行了实验，结果表明该算法可同时控制10-11根线谱，使每根线谱衰减10-35dB。该算法运算量小，在保证收敛稳定性的同时、收敛速度大于FxLMS算法（尤其在次级通道矩阵特征值分散度大的情况）。

6G 可重构智能表面的相移模型设计

为了解决中继通信的耗能高以及5G基站的建设难度高的问题,在6G移动通信中引入对可重构智能表面(RIS)技术的研究。针对截断的哈达玛(Hadamard)矩阵和离散傅里叶变换(DFT)矩阵在构建智能表面时失去特性和不稳定问题,提出一种基于汉克尔(Hankel)矩阵和托普利兹(Toeplitz)矩阵来构建酉矩阵的RIS相移模型设计方案。利用酉矩阵的特性来最小化信道误差,提高通信信道的可靠性。仿真结果表明,在RIS单元数为15时,相较于非RIS辅助通信,RIS辅助通信的用户速率可以获得1(bit·s-1)/Hz的增益,而伴随着RIS单元数的增加,RIS辅助通信的用户接收速率的增益将更为显著;并且当RIS单元数为4时,相较于DFT矩阵构建智能反射面的方式,利用得到的两个酉矩阵构建的反射面的可靠性更高,约可获得0.5dB的性能增益。

单极性移相控制矩阵式高频链逆变器控制方法

提出了一种针对矩阵变换器的新型控制策略。通过将常规的SPWM波进行软化处理后,引入脉冲密度调制方式将软化的SPWM波与逆变桥生成的高频正负脉冲进行同步,对同步后的双极性高频脉冲信号分别进行正负极性调制,对调制后生成的软化同步高频脉冲信号进行逻辑处理后作为矩阵变换器功率开关管的驱动信号。此驱动信号可使矩阵变换器的开关管在移相全桥电路生成的电压凹槽处换相,实现了零电压换相。利用Saber软件对电路进行了仿真研究,仿真结果验证了该控制策略的可行性。

应变、温度对λ/4相移光栅反射光谱特性的影响

利用矩阵法和编程计算,对λ/4相移光栅在外界应变或温度的影响下,其反射光谱特性进行研究,得出一些规律性的结论.这些理论结果将对相移光栅在传感中的应用及其制作有参考作用.

高频CO_2激光脉冲写入的相移长周期光纤光栅

运用矩阵传输法 ,并结合长周期光纤光栅的模式耦合理论 ,阐述了相移长周期光纤光栅传输光谱的形成原理 利用高频CO2 激光脉冲制作出相移长周期光纤光栅 该方法仅需用计算机绘制光栅结构图形 ,再由计算机依照此图形控制CO2 激光器对普通光纤曝光 ,就可自动完成光纤光栅的制作 实际制造出一条相移长周期光纤光栅 ,在 15 2 0～ 15 70nm和 16 10～ 16 70nm波长范围内分别呈现出相移图样 ,相移波段的通带中心波长分别为 15 46nm和 16 40nm 对光栅进行温度测试 ,观测 16 10～ 16 70nm范围内相移光谱的变化 ,发现相移光栅的通带及阻带中心波长具有相同的温度变化系数 ,其数值为 0 .0 6 4nm/℃ ,另外又测试了光栅的应变特性 ,灵敏度约为 - 0 .5 1nm/mε 因此在利用光栅温度特性或应变特性做传感的过程中 ,可以仅测试通带中心波长的变化 。