基于光纤模式数据采集方案的阵列快拍成像雷达

阵列快拍成像雷达采用阵列天线雷达成像体制,通过高速微波开关切换和高速数据采集,可以同时实现对目标的空间分辨和时间分辨,即实现雷达快拍成像,该技术在飞行器平台的辅助导航、交通监测等领域具有广阔的应用前景。阵列快拍成像雷达的特点是能够快速成像,核心技术包括微波信号收发、高速数据采集与传输、实时成像处理及阵列天线高速微波开关切换。其中,高速数据采集与传输是实现快速成像是正确成像的关键,数据缺失会导致图像散焦。本文首先分析了阵列快拍成像雷达成像原理及信号采样对数据采集与传输系统的要求;继而提出了基于光纤传输模式的数据采集与传输系统方案,系统采用四路高速AD对雷达基带信号进行采样,在FPGA中进行复数运算,通过光纤通道传送到主控计算机,系统传输速率可以达到2.5Gbps;最后,通过阵列快拍成像实验验证了系统的性能。

多模光纤模式场群速与相速的关系

为了从理论上统一射线光学和导波光学关于多模光纤中各模式场传播过程中时延的论述,试从介质波导理论出发,根据模式的特征根U随光纤归一化频率R的变化关系,在弱波导近似下导出了描述模式场相速Vp与群速Vg关系的重要结果:Vp*Vg=(c/n1)2。根据这一结果可以得出结论:对于低阶模式,由于相速Vp慢,所以群速快;高阶模式其相速Vp快,所以群速慢。对于给定的光纤,利用射线光学和波导光学进行了带宽估计,2种理论计算结果的一致性,印证了上述关系的正确性。

基于空间域和频率域傅里叶变换F^2的光纤模式成分分析

针对高功率光纤激光光束质量诊断的需求,提出了双傅里叶变换F^2法来测量光纤模式成分,该方法侧重于对光纤输出激光的空间域和时间域的傅里叶变换谱进行测量,得到群时延图,给出模式在空间频谱域的分布,以及各个模式的功率占比,与己有的S^2方法相比,该方法大大减小了对移动平台的移动精度要求,适合于测量高功率光纤激光器输出光的模式成分.

基于空间和频谱分辨的光纤模式测量方法

基于空间和频谱分辨测量法研究了光纤中的激发模式。利用光纤中激发模式的群时延表达式,理论上推导了基模与高阶模以及高阶模之间的群时延差异导致的光谱干涉公式,进行了相应的模拟计算与分析。对标准通信单模光纤和大模场双包层光纤进行模式测量实验研究,利用单模光纤探针与光谱分析仪扫描探测光谱干涉信号,通过傅里叶变换得到频谱分布,分析得到光纤中激发模式的横向分布和相对功率成分。结果表明,采用空间和频谱分辨测量法可以得到光纤中激发模式的横向分布和相对功率水平,当高阶模相对基模的功率较小时,可以忽略高阶模间的干涉。

MATLAB图形用户界面在光纤模式理论课堂教学中的应用

光纤模式理论是光纤通信教学中的重点和难点,如何运用现代科学技术将抽象的理论概念形象化具体化来提高教学效果,是课程教学面临的一个迫切问题.MATLAB常被广泛应用于数值计算、数据可视化及分析等领域,将其用户图形界面设计引入到光纤模式理论的教学中,可以通过图像来展示抽象的理论和概念,有助于调动学生学习和探讨知识的积极性,提高教学效果.

光子晶体光纤模式的简并特性研究

应用光子晶体光纤 (PCF)的全矢量模型 ,根据对称性分析 ,按照最小波导扇面及相应的边界条件 ,将PCF中的模式进行了分类 ,并将PCF中的模式类比阶跃光纤来命名 .分析表明 ,PCF中的模式或者为非简并的 ,此时能够反映波导结构对称性 ;或者为简并对 ,必须二者组合才反映波导结构的对称性 .当简并对中的两个模式都具有与PCF波导结构相同的对称性时 。

高功率光纤中传输光模式与其波长相关性研究

针对高功率光纤激光模式诊断和光谱诊断的需求,研究了光纤中传输模式的波长相关性,数值计算了光纤中各个模式的模场分布随波长的变化曲线及相应的光束质量,采用双傅里叶变换F^2法实际测量了光纤模式成分与波长的关系曲线.结果表明,光纤中各个模式的模场分布随波长变化,波长越长,模场面积越大;模式的光束质量随波长变化不大,但在截止频率附近明显变差;光纤中各个模式的功率占比与波长有关.

大模面积平顶模场光子晶体光纤模式分析

通过全矢量有限差分法数值模拟,设计了一种大模面积平顶模场光子晶体光纤。光纤截面上空气孔为三角形格子分布,中心七个空气孔缺失并在其中心引入一低折射率区域。分析了内纤芯大小、空气孔间距和空气孔相对大小等参数变化对内纤芯折射率、基模模面积等特性的影响。给出了工艺上简单易行的平顶模场光子晶体光纤结构,其平顶模面积可达2000μm2。发现增加内纤芯尺寸和导光波长,降低空气孔相对尺寸,可以减少光纤中的高阶模含量。

用相干方式测量强耦合下的光纤偏振模式分布

采用"白光干涉仪",用相干测量方法对强耦合下的光纤偏振模式进行测量,给出测量的物理和数学模型,并实际测量了两点强耦合下的光纤偏振态分布。

用于高阶模式转换的光纤模式耦合器设计

光纤模式耦合器因其较宽的波长带宽、高效率的模式耦合成为全光纤超短脉冲涡旋光束产生的首选。首先研究了单模光纤、少模光纤以及空心光纤的矢量模式特性,并分别设计了用于掺镱光纤激光器的单模-少模光纤(SMF-FMF)模式耦合器和单模-空心光纤(SMF-HCF)模式耦合器。然后,采用数值仿真软件研究了模式耦合器的耦合特性,分析纤芯间距与耦合效率的关系。仿真结果表明:SMF-FMF模式耦合器可以将LP01模式转化为LP11/LP21模,且耦合效率大于96%;而SMF-HCF模式耦合器可以将HE11转化为HE21/HE31模,其耦合效率超过82%。SMF-FMF模式耦合器和SMF-HCF模式耦合器的设计为掺镱锁模光纤激光器获得大拓扑荷超短脉冲涡旋光束奠定了基础。

光纤集成化高分辨率无标记差分显微成像系统

得益于荧光标记技术,远场超分辨显微成像技术的不断发展为人们打开了一道微观世界的大门。远场超分辨光学显微镜也成为现代医学、生命科学等领域研究发展的重要工具和设备。但是相比之下,远场无标记显微成像技术发展却相对缓慢。为此,本文提出了一种采用光纤器件的集成化差分显微成像方法。该方法通过特制的光纤模式选择耦合器(MSC)实现了差分成像系统中空心光斑的生成,并解决了空心光斑和实心光斑严格对准困难的问题。搭建了一套结构简单紧凑,高度集成化的无标记显微成像系统。实验中,采用直径为150 nm的金颗粒和最小间距约50 nm的无标记聚合物线对结构对系统进行成像测试,分辨率相较传统扫描共聚焦显微镜大幅提升。

青岛地区的光纤入户模式业务开展研究

基于FTTH光纤入户模式在青岛的业务开展,首先分析光纤入户模式的优势,其次分析光纤入户模式的可行性和目前存在的问题,最后提出光纤入户模式的优化建议,从理论上助力光纤入户业务的开展。

光纤激光模场及表征技术进展

在光纤通信、光纤激光器和光纤传感等领域的实际应用中,需要重点关注光纤中的模式问题。模分复用是提高光通信信息容量的有效方法,模间干涉是大多数光纤传感的基本方法,高功率光纤激光的光束质量控制的关键技术之一就是模式控制,因此,对光纤模式理论、模式产生及转换、模式表征技术开展研究具有重要的研究意义和实际应用价值。论文讨论了光纤的模式及光束质量,分析了多种模式发生及转换的方法,将模式表征方法归结为非相干、相干和低相干测量法。光纤模式表征是目前的研究热点,在多种表征方法中,空间和频谱成像法(S2)和双重傅里叶变换法(F2)具有显著的优越性,可不需要提前知道光纤的几何参数,就可获得模场分布、模式功率占比、群时延等特性。研究表明F2法更适合于表征高功率光纤激光的模场特性。

Kagome结构空芯光子晶体光纤纤芯参数对传输特性的影响

应用全矢量有限元方法,研究大间距Kagome结构空芯光子晶体光纤中纤芯的大小、形状与壁厚对光纤传输损耗谱的影响。结果表明,某些纤芯尺寸会造成包层中的结构缺陷,易使纤芯基模、表面模及包层模之间发生能量耦合,产生较大损耗。而纤芯形状与壁厚的改变会引起表面模式的变化,从而影响发生在基模与表面模之间反向耦合的位置和强度,使光纤传输频带变窄和损耗变大。据此,提出Kagome结构光纤的纤芯设计思路,即纤芯的大小应使包层保持完整的微结构,纤芯形状应与包层中的单元微结构相楔合,纤芯壁厚应与包层中玻璃支柱的宽度相同。

基于选择性填充的超高非线性纳米纤芯光纤特性

为了改善纳米纤芯光纤的非线性与色散特性,提出利用气孔填充非线性液体的新型纳米纤芯光纤结构来增强现有纳米纤芯光纤的非线性系数,利用选择性填充方法来改进现有纳米纤芯光纤的特性调控能力,实现改善光纤非线性和色散特性目的.分析结果表明采用选择性气孔填充方式和适当的光纤参量有助于实现光纤单模单偏振工作,可以大幅度地提升纳米纤芯光纤的非线性系数和改善光纤色散特性.

利用锥型光纤实现多模到单模转换实验

研究了截止频率低于发射场频率的单模光纤(@1550nm)中的传输模式,利用火焰熔融法制作了拉锥光纤,通过控制拉锥后的光纤尺寸,得到了632.8nm波长的单模输出。实验上观测了拉锥前后的模场分布。

基于FMFBG的全光纤轴对称偏振光束激光器

轴对称矢量光束包含径向偏振和角向偏振,具有独特的强度和偏振分布,在表面等离子体激发、激光光镊和高分辨成像等领域有重要应用。光纤中的二阶本征模式TM(01)和TE_(01)分别具有径向偏振和角向偏振性质,可用于产生轴对称偏振光束。介绍了基于少模光纤光栅(FMFBG)的全光纤轴对称偏振光束的产生方法。

发光二极管-光纤诱导荧光毛细管电泳仪的研制

研制开发了发光二极管(LED)-光纤诱导荧光毛细管电泳仪。该仪器选用多种波长的LED作激发光源,采用光纤诱导荧光激发模式,具有体积小、能耗低、寿命长、波长范围宽、灵敏度高、成本低、操作简便等特点,且具有自主知识产权,填补了国内外空白。

水声信号的光纤DSPI检测

以光纤数字光斑模式干涉仪(DSPI)为基础,配以等离子耦合器阵列(PCD)和快速数字信号处理机(DSP)等设备,构成水声信号的检测系统.在水声压作用下,干涉仪的信号光和参考光产生相位差,形成干涉光的波纹地图,PCD阵列摄取该波纹图给DSP,处理机执行程序,由光强差之和算出相位差,从而测得水声信号压强.实验证明,光纤DSPI方法检测信号,可以简化电路、降低电子噪声,具有花费较低、相位分辨率高、结构灵活的特点.

折射率环状分布光纤中基于高阶贝塞尔函数的轨道角动量模式分析

根据轨道角动量(OAM)密度的定义,推导出高阶贝塞尔光束和高阶拉盖尔高斯光束一样具有轨道角动量,且不存在发散角的问题,并基于该理论提出了一种适合基于高阶贝塞尔函数的OAM光束传输的折射率环状分布的光纤结构。理论分析了在这种折射率环状分布结构的光纤中可能传输的OAM模式,并且仿真得出了这几个OAM模式的强度分布图和相位分布图。理论分析的结果表明,光纤中可以传输的模式数目并不单纯随着某一个光纤结构参数的改变呈线性变化,而是取决于折射率环状分布光纤内径和外径分别对应的归一化频率V1和V2的区间内所有阶贝塞尔函数根的总数目。