切趾光纤光栅的切趾深度分析

主要从平均色散、插入损耗、群时延波动(group delay ripple)的幅度和周期随切趾深度的变化等方面,分析了切趾线性啁啾光纤光栅的切趾深度对其特性的影响。并以补偿100km、光纤色散系数Df为17ps/nm·km(1550nm处)的标准单模光纤的色散为例,定量地分析了切趾深度对光纤光栅特性的影响,获得了切趾深度的最优化值。

切趾函数光纤布拉格光栅的光谱特性研究

均匀光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)的反射谱存在旁瓣干扰,对波长解调过程会产生一定干扰,从而对传感测量结果造成一定误差。在FBG中引入切趾函数能够解决这一问题,有效抑制旁瓣。通过对切趾函数FBG耦合模理论的分析,获得了光栅参数变化对切趾FBG反射谱的作用情况。仿真实验结果表明,加入切趾函数会对FBG反射谱的旁瓣数量及大小起到明显抑制作用,反射率、中心波长、半高宽度及检测精度等反射谱特性的变化情况会受到光栅参数的影响。

中红外切趾光栅滤波器的研究与设计

针对集成光子滤波器在3~5μm大气窗口波段的应用,文章提出了一种基于切趾光栅辅助反向耦合器(contra-DC)的中红外上下话路滤波器。采用互补光栅错位的方法进行相位调制,实现光谱旁瓣抑制,同时消除了传统光栅错位调制方法造成的光谱变形。仿真结果表明,文章所提器件可以实现22 dB的高旁瓣抑制比(SLSR),并且带通滤波谱顶部平坦,滤波谱线接近箱形。器件具有较低的插入损耗,直通端口插入损耗约为0.4 dB,下载端口插入损耗约为0.45 dB。

Sinc切趾布拉格光栅谱合成特性

谱合成是获得高功率激光输出的有效方法。反射布拉格光栅衍射旁瓣是影响谱合成效率的主要因素。建立了sinc切趾布拉格光栅谱合成理论模型,采用传输矩阵法,分析了光栅参数对切趾光栅衍射特性的影响,以及入射光束光谱宽度和发散角对谱合成效率的影响。计算结果表明:sinc切趾布拉格光栅可有效抑制衍射旁瓣的影响,其一级衍射旁瓣和二级衍射旁瓣的峰值分别由62%和36%下降为0.57%和0.12%。通过优化光栅参数,利用sinc切趾布拉格光栅可实现窄光谱间距、高谱合成效率的多光束谱合成。切趾后,在10 nm的带宽内,参与谱合成光束的数目由7束增加为25束。对于波长为1 064 nm和1 064.4 nm的两束光谱合成,当入射光束光谱宽度小于0.15 nm,且发散角小于0.8 mrad时,谱合成效率达90%以上。

线性啁啾光纤Bragg光栅分段切趾优化

分段切趾是光纤光栅一种新的切趾改进技术。针对线性啁啾光纤Bragg分段切趾的两个重要参数:分段切趾比例和分段切趾强度进行讨论。基于数值模拟的结果,以三分段切趾为例,分析两个参数对光栅性能的影响以及进行优化的方法。

基于时延纹波和带宽均衡的啁啾FBG切趾选择

文章提出一种新颖的切趾选择方法用以简化啁啾光纤布拉格光栅(C-FBG)的切趾选择。该方法基于光栅切趾后带宽会和群时延纹波(GDR)一起减少的矛盾,指出能使光栅带宽变化量尽可能小和群时延纹波减少量尽可能大的切趾即是最佳切趾。利用该方法,数值实验对比了五种常见切趾函数的切趾效果,并考察了光栅长度、周期、啁啾和折射率变化量对切趾效果的影响。结果表明:余弦、双曲正切和柯西三种函数切趾效果优于高斯和汗明函数;而光栅长度、啁啾和折射率变化量等三种光栅参数会对切趾效果产生明显影响,这种影响可以作为光栅参数选择的依据。

非对称切趾对线性啁啾光纤Bragg光栅反射谱畸变补偿

为了对线性啁啾光纤Bragg光栅在对称切趾后可能带来的反射谱倾斜畸变进行补偿,提出了非对称切趾结合分段切趾补偿反射谱倾斜畸变的方案,并分析这种补偿方案的正确性。通过数值模拟的结果对改变切趾比例和改变切趾函数(切趾强度)的两种非对称切趾补偿反射谱畸变的方案进行了比较,进一步论证了非对称补偿反射谱倾斜畸变的可行性。

干涉成像光谱仪切趾函数对复原光谱的影响分析

随着搭载干涉成像光谱仪HJY20-1-A的我国环境与减灾遥感卫星HJ-1A即将发射,我国干涉光谱成像研究也从实验室开始走向实用化.在干涉光谱成像过程中,切趾函数处理是干涉成像光谱仪光谱复原过程中的一个重要环节,对复原光谱的精度有着极其重要的影响.根据HJY20-1-A的参数设置,文中首先模拟了24种典型地物对应于HJY20-1-A和其它最大光程差设置的干涉成像光谱仪数据,在不同切趾函数作用下的复原光谱,结果表明Hann ing函数是其中最有效、最为稳定的切趾函数,同时发现切趾函数的应用虽然可以提高复原光谱的精度,但与真实光谱仍存在一定差距,尤其对应HJY20-1-A,复原光谱的精度更加有限.在以上分析基础上,提出了基于仪器线型函数标准化的光谱复原改进算法,实验结果证实了该方法可以显著提高复原光谱精度,尤其适用于最大光程差较小的空间调制型干涉成像光谱仪.最后,就HJY20-1-A复原光谱对3种典型植被指数求解,进一步证明了该方法的有效性.

基于波片棱镜组合能量调节的切趾光纤光栅

为提高飞秒激光制备高反射率FBG(Fiber Bragg Grating)的边模抑制比,提出了一种基于组合二分之一波片和格兰棱镜调节激光能量的加工方法,制备出了高反射率和高边模抑制比的切趾光纤光栅。通过上位机输入切趾函数模型,实时精确调节步进电机速度,机械旋转二分之一波片位置,实现激光能量沿光纤方向呈切趾函数分布,从而在光纤纤芯中折射率调制区域呈切趾函数分布,获得参数可调的切趾光纤光栅。实验表明,该方法制备的切趾光栅在1550 nm处反射率可达70%,边模抑制比超过20 dB,半高峰宽度0.35 nm。对其温度和应力传感特性研究显示,其温度灵敏度为1.529×10^-2nm/K,应力灵敏度为1.61 nm/N。该种方法制备的高反射率切趾光纤光栅有望应用于大功率、窄线宽的光纤激光器以及高速精确传感解调系统中。

直流切趾对光纤光栅特性的影响

从模耦合方程出发,分析了直流切趾对光纤光栅特性的影响,给出了直流切趾和光栅啁啾之间的关系,提出了用线性直流切趾来实现均匀模板制作啁啾光栅和同一啁啾模板制作不同色散特性光栅的方法。实验上,用均匀模板制作了色散量为-2 126 ps/nm的啁啾光栅,并用同一啁啾模板制作出了色散量为-1 599.362 71 ps/nm-、1 250.4 ps/nm和-2 011.4 ps/nm的光栅。实验结果表明,理论和实验符合较好。

切趾滤波旁瓣抑制技术在合成孔径雷达中的应用

线性调频SAR回波信号经过二维匹配滤波,所得到二维像具有较高的旁瓣电平,虽然通过幅度加权处理可以降低旁瓣电平,但是主瓣的分辨率会降低。该文针对这一问题,探讨了应用切趾滤波技术来抑制线性调频SAR图像的旁瓣电平的优点,并给出了具体的实现步骤。理论分析和仿真表明,在获得相同的峰值旁瓣电平下,与幅度加权旁瓣技术相比,切趾滤波技术可以保持原SAR图像的分辨率。最后,多目标SAR图像的仿真结果验证了切趾滤波技术的优越性。

Tukey窗函数用于数字全息图的切趾研究

提出采用Tukey窗函数对数字全息图进行切趾处理的方法,以削弱数字全息像再现过程中的孔径衍射效应,抑制再现波前的起伏.模拟实验结果表明,该方法显著改善了再现像中央区域的强度和相位分布,适用于微小物体的显微测量及微小形变测量等领域.

Hamming切趾技术提高体光栅光谱合成功率的研究

体光栅光谱合成技术是获得高功率激光输出的一种有效途径,体光栅衍射旁瓣是影响合成光束数目的主要因素。采用了Hamming切趾技术对体光栅旁瓣进行抑制,建立了Ham-ming切趾体光栅的折射率分布模型,分析了Hamming切趾体光栅的衍射特性,给出了Ham-ming切趾体光栅光谱合成效率公式,分析了切趾光栅对光谱合成效率的影响。计算结果表明:体光栅切趾后有效减小了体光栅对相邻合成光束的衍射损耗,切趾后,在20nm的带宽内,谱合成光束的数目由13束增加为20束,谱合成效率达75.3%,光谱合成功率提高为切趾前的1.5倍。

一种简易的啮齿动物切趾编码方法

提出一套改进的切趾标志编码系统。该编码系统具有趾号易于判读、切趾分布均匀的优点。本套编号系统具有一定的兼容性 ,可根据样地内动物个体的数量选择最小的切趾数 。

啁啾和切趾函数可调的光纤光栅的扫描写入法

使用均匀相位模板和 2 4 4nm倍频氩离子连续激光器 ,采用扫描写入法 ,制作了啁啾和切趾函数可调的光纤光栅。扫描器由微机控制 ,通过软件编程可动态调整扫描速度及曝光量 ,操作简便、调整的灵活余地大。已在载氢的标准单模光纤上制作出了具有高反射率、高边模抑制比、平顶和不同带宽要求的光纤光栅。

变量切趾技术在SAR/ISAR图像处理中的应用

SAR/ISAR图像处理需要进行二维傅里叶变换,傅里叶变换本身具有较高的旁瓣电平,虽然通过加权处理可以降低旁瓣电平,但是主瓣的分辨率会降低.变量切趾技术在SAR图像处理中能够抑制旁瓣电平,同时保持图像的高分辨率。该文分析了传统的变量切趾技术和算法,通过加强约束条件,提出了改进的变量切趾算法.与原有方法相比,获得更高的分辨率和低的旁瓣电平,对一幅二维ISAR图像进行处理证明了这种方法的正确性.

啁瞅光纤光栅的传输特性与切趾变迹研究

从麦克斯韦电磁理论导出的耦合模方程出发,应用研究非均匀光纤光栅的传输矩阵法数值研究了啁啾光栅前向波的能量传输、反射谱和时延特性,进而分析比较光纤光栅切趾变迹对反射和时延的影响以及在色散管理方面的应用。通过研究找出了一种余弦切趾函数的光纤光栅,从其特性分析可知这种变迹可以应用在波分复用/解复用、多通道的色散补偿、多通道滤波器等方面。

切趾超短FBG中心波长解调实验研究

为提高光纤光栅传感器的测量范围和可靠性,本文采用单缝衍射方法实现了栅区长度小于1.5 mm,3 d B带宽大于1 nm,反射谱边缘有效线性区大于0.6 nm的切趾超短光纤光栅。并用其作为传感单元,提出了一种利用超短光纤光栅线性区域的中心波长解调方法。为了充分利用其反射光谱左右两侧的线性区,采用双波长激光的互补解调方法,将波长解调范围扩展到2.4 nm。实验结果表明,光功率与中心波长之间的线性度达到0.992。将测量值与实际值进行比较,两者具有较好的一致性.该方法具有结构简单、功耗小,测量空间分辨率高等潜在优势。

超光谱空间干涉数据切趾函数与信噪比关系研究

干涉光谱技术在大气遥感、天文探测及地物勘察等诸多领域的应用是当前国内外研究热点,光谱重构作为遥感数据处理的重要环节与探测精度紧密相关。干涉数据由于有限光程差采样导致复原光谱出现频率泄露,切趾函数在光谱重构过程中可以起到平滑光谱、保持复原光谱和其他类型分光技术探测光谱一致性的作用,但同时会造成重构光谱的分辨率下降。已有研究表明切趾函数并没有提高反演精度,同时多个典型大气遥感载荷地面数据处理过程中并未使用切趾函数。空间外差光谱技术由于其诸多优点在国内外引起广泛关注,中科院安光所基于该技术成功研究出用于大气CO2探测的原理样机。信噪比是光谱仪的核心指标之一,从信噪比、光谱分辨率和探测精度之间的关系出发研究切趾函数在干涉数据光谱重构中的影响。针对当前传统切趾函数并没有达到最优旁瓣抑制效果,以诺顿-比尔切趾函数为基础,在分辨率降低相同的情况下,获取最大的旁瓣抑制程度为判据构造了10种不同光谱展宽程度的切趾函数。利用SCIATRAN辐射传输模型分析了大气CO2遥感探测中不同气体浓度造成的大气层顶的辐亮度差异,推导了典型条件下不同光谱分辨率满足1%探测精度需求的信噪比要求。以实验室空间外差光谱仪样机参数为基础,通过仿真干涉数据和本文构造切趾函数分析了不同切趾程度下光谱分辨率和信噪比的变化关系。最后利用实验室研制的样机开展了实验验证,通过观测稳定均匀积分球辐射源获取干涉数据在不切趾的情况下计算信噪比,以及干涉数据进行不同程度切趾后复原光谱信噪比。仿真和试验结果表明干涉数据由于切趾对噪声的抑制信噪比逐渐升高,同时造成光谱分辨率逐渐下降,而探测精度由于分辨率下降对光谱信噪比的要求也逐渐升高。探测精度对信噪比的需求提高明显高于切趾作用下光谱信噪比的升高趋势,仿真数据和实测数据信噪比分别在切趾程度大于1.6倍和1.8倍的情况下低于探测精度对仪器信噪比需求,即白噪声在噪声中占主导的情况下不切趾更有利于探测精度的保障。该研究结果可以作为干涉数据光谱重构的参考。

基于切趾光纤光栅阵列的温度传感系统设计

研究采用二次曝光切趾技术制做了高反射率并具有高边模抑制比的光纤光栅(FBG)。利用虚拟仪器技术设计了此切趾光纤光栅温度传感阵列系统,有效地扩大了系统的容量并消除由反射旁瓣所带来的信道串扰问题,可实现对电力、油井系统等的温度分布的多点实时监测。此设计为高容量温度应力传感以及密集波分复用系统的实现提供了有益的参考。