基于非相干光频域反射的多芯光纤网络链路缺陷智能检测

为了保证通信安全稳定、数据传输完整,提出了一种基于非相干光频域反射的多芯光纤网络链路缺陷智能检测。先构建多芯光纤网络数学模型,约束光纤节点映射和频谱分配,使频谱数量最少的同时占用的频隙数最大。然后利用分簇检测建立数据传输链路模型,得出通信传输函数,根据相关匹配滤波器调整链路,通过波特间隔均衡完成链路数据采集。最后运用非相干光频域反射步进频率调制产生的瑞利散射光波,结合傅里叶逆变换获得网络健康状况空间分布位置,实现多芯光纤网络链路缺陷智能检测。实验结果表明,所提方法能够准确检测出链路缺陷,对链路阻塞缺陷检测、链路平均故障风险检测率、链路频谱利用率缺陷检测误差分别小于0.4%、0.2%和0.5,且检测时长控制在1.5 s以内,可帮助网络及时恢复运行。

基于谱域光学相干反射测量术的生物组织折射率测量技术

提出了基于谱域光学相干反射法的生物组织折射率测量技术,设计了共光路干涉结构,提高了测量速度,抗干扰能力强。中心波长为850nm的宽带光源发射的光经Y型耦合器传输到样品端,由样品散(反)射后,回射入样品臂,经Y型耦合器传输到光谱分析系统,使用计算机虚拟仪器完成系统构建与优化。编写快速傅里叶变换程序进行信号分析。使用标准K9玻璃样片作为样品进行验证,实验误差为0.29%。实际测量了黄瓜浅表切片在850nm波长处的折射率,测量时间小于1min。

基于多频相干光时域反射计的光纤温度分布测量

提出了一种基于瑞利散射的多频相干光时域反射温度测量方法,采用相位调制产生多频探测光,可有效地提高传感光纤的受激布里渊散射阈值,降低系统中的相干瑞利噪声,提高系统信噪比;当按光源频率和相位调制器调制频率的变化量之比等于二频率之比对二者进行同时调节时,可实现光纤温度的高精度分布式测量。理论研究了多频相干光时域反射计的传感机理,利用MATLAB仿真比较了采用单频和多频光源时传感系统的性能。结果表明,在系统信噪比为5dB和扫频范围为3GHz时,系统可达到空间分辨率为1m、最大测量误差为0.005℃的性能指标。

冷原子介质中基于相干诱导高反射带和高透射带的全光路由控制

以相干诱导光子带隙结构为工作基础,提出了一种可对两个弱光信号的传播路径同时进行动态调控的新型全光路由控制方案。利用描述光波在空间周期介质中相干散射的传输矩阵理论,结合描述单频激光与多能级原子共振相互作用的密度矩阵方程,计算了作为控制媒介的相干驱动超冷原子系综的稳态反射光谱和稳态透射光谱。结果表明,通过改变两个较强相干激光的空间模式、强度和频率等参数,可在探测跃迁共振频率附近建立反射率约为95%或者透射率约为95%的两个特殊频带。对这样的相干诱导高反射带和高透射带进行了实时动态调控,可根据需要引导两个不同频率的弱光信号进入指定的网络通道。该方案很好地满足了在量子信息处理领域对弱光信号进行全光路由控制时的低损耗和低形变要求。

海底光缆在线监测与相干光时域反射仪技术

对应用相干OTDR (opticaltime domainreflectometer ,光时域反射仪 )于实用的海底光缆在线监测问题进行了讨论 ,对相干OTDR的技术作了论述 ,并就应用相干OTDR对海缆监测时 ,对监控信道性能进行了分析。最后给出了对海缆出一些故障时COTDR的计算机仿真探测结果。

光学低相干反射测量仪与眼前段光学相干断层扫描仪和A型超声角膜测厚仪对角膜中央厚度测量结果的相关性和一致性评价

目的客观评价光学低相干反射测量仪(Lenstar LS900)与眼前段光学相干断层扫描仪(anterior segment-optical coherence tomography,AS-OCT)、A型超声角膜测厚仪对于屈光手术前患者角膜中央厚度(Central Cornea Thinckness,CCT)测量结果的相关性和一致性。方法随机选取角膜屈光手术术前近视眼患者189例(378只眼)作为研究对象,分别用Lenstar LS900、AS-OCT、A型超声角膜测厚仪依次测量CCT三次,取其平均值进行统计学分析,每种设备检查时间间隔大于5 min。测量数据采用Kruskal-Wallis检验,三种测量方法之间的相关性采用皮尔森(Pearson)相关分析法,一致性检验采用Bland-Altman分析法。结果 189例患者378只眼三种仪器测得的CCT值结果:Lenstar LS900为(533.47±29.90)μm,AS-OCT为(523.45±29.22)μm,A超角膜测厚仪为(535.04±29.92)μm。多样本的非参数检验,三个样本总体间差异有统计学意义(P=0.000<0.05);三个样本间两两比较,Lenstar LS900和AS-OCT、AS-OCT和A超角膜测厚仪差异有统计学意义;Lenstar LS900和A超角膜测厚仪差异无统计学意义;皮尔森相关性显示,Lenstar LS900与AS-OCT、A超角膜测厚仪三种仪器之间存在高度正相关,相关系数分别为0.975、0.970、0.951;一致性分析结果显示,三种仪器两两间一致性均较好。结论 A超角膜测厚仪是测量中央角膜厚度的金标准,Lenstar LS900与A超角膜测厚仪测量CCT相关性较AS-OCT与A超角膜测厚仪测量CCT相关性好,而Lenstar LS900可作为近视患者CCT的非接触式测量较为精确的检测工具。

一种基于相干光时域反射的分布式光纤振动传感系统研制

针对基于相干光时域反射的分布式光纤振动传感系统中数据量庞大,且需要信号发生器外部驱动,集成度低的缺点,利用现场可编程逻辑门阵列实现传感数据的高速采集与声光调制器的同步驱动,采用USB 3.0实现采集模块与上位机的实时数据传输。搭建一种基于相干光时域反射的分布式光纤振动传感系统,利用本地光与后向瑞利散射光的拍频效应,实现对微弱后向瑞利散射光信号的探测,并提高系统的传感距离。采用正交相位解调方法获取振动信号的位置信息。实验结果表明:该系统可在22km传感光纤上对振动信号进行有效定位,定位误差在20m以内,且系统对正弦波和方波等不同形态的振动信号定位效果一致。

一种相干光时域反射计长度校准方法研究

为满足相干光时域反射计(COTDR)在长距离通信状态监测中的长度校准需求,提出一种新型相干光时域反射计长度校准方法。该方法是利用光在光纤环中不断循环的原理,基于该原理研制COTDR长度校准装置,该装置是利用函数发生器发出的脉冲频率和脉冲宽度来控制光开关的开断时间,最终实现光在光纤环路中传播时间的控制。如果在光纤环路中加入光纤放大器,可以实现不同长度光纤链路的模拟,最终实现对相干光时域反射计长度的校准。实验结果表明:该装置中使用的光纤长度为150 km,光脉冲在光纤环路中最多能转7圈,因此该装置能够实现相干光时域反射计长度校准的最大范围为1050 km,其扩展不确定度为7.0 m,其中包含因子k为2。该方法不仅可以促进相干光时域反射计技术的发展,也为COTDR的长度校准提供思路。

基于相干光时域域反射计的分布式光纤振理论和实验研究振动传感的

理论分析了该振动传感与入射脉冲宽度有关,实现了一套可为基于相干光时域反射计的分布感技术的可行性,讨论了入射脉冲宽度对传感特性的影响套实验系统。该系统可以解出正弦信号的频率,实验结果布式光纤振动传感技术提供理论依据。,指出其空间分辨率果与理论分析一致。

相干光时域反射仪技术与应用

传统光时域反射仪(OTDR)技术是通过背向瑞利散射功率来进行光纤检测的,在带有光中继放大的传输线路中,大多采用掺铒光纤放大器(EDFA)来补偿信号光的损耗,延长信号光的传输距离,由于EDFA在对信号进行放大的同时会产生自发辐射噪声,噪声的不断累积会使OTDR测量的信噪比快速下降,导致无法测量。文章主要阐述了相干光时域反射仪(C-OTDR)的技术原理,通过相干探测方法把探测到的信号光功率集中到中频,通过对该频率信号进行带通滤波即可滤除大部分噪声,使其能穿过EDFA不断延伸探测距离。文章同时提出采用频移键控方式来消除海缆长距离传输多级中继器级联带来的光浪涌问题,以便将其应用于海缆长距离传输系统中。通过自研C-OTDR研制,在模拟海缆多跨传输系统中,C-OTDR技术的实际测试达到3000 km,完全具备实用条件。

基于相干光时域反射计的电力光缆智能监控系统研究

通过研究电力光缆运行中发生的故障特点,提出一种电力光缆监控系统。基于相干光时域反射计对光纤信号进行采集分析,并结合集合经验模态分解法(EMD)对数据进行降噪和优化处理,当光缆发生故障时,运用光路自动切换系统对光路瞬时转换,同时依靠定位报警功能对光缆故障点进行精准定位和报警。该系统有效提高了对光缆的管理和检修效率,有利于电力通信网络的稳定运行。

基于相干光时域反射的光纤在线监测在配电自动化通信系统中的应用

结合配电网通信系统光缆网架和配电自动化分层结构的特点,在配电网光缆资源被动管理和事后抢修的基础上,深入研究配电网通信光缆业务纤芯的实时监测和光缆资源的全寿命周期管理技术与工程问题。基于此,提出了基于相干光时域反射的配电自动化系统业务光纤在线监测方法的技术路线,展示了在成都配电通信光缆网上优化设计和建设的应用实例,达到了及时清除光缆运行隐患、实时掌握业务纤芯老化和劣化的情况、精准定位故障点位置以及跟踪光缆历史运行数据的目的,对大规模配电网通信光缆网络工程设计、科学运维以及提高配电自动化系统可靠性与实用性具有研究和实际借鉴意义。

光学相干生物测量仪Lenstar LS 900与IOLMaster对眼球生物学参数测量的一致性评价

目的探讨一种最新的光学低相干反射测量仪Lenstar LS900对于眼球生物测量的准确性，将其测量值与光学相干生物测量仪IOLMaster的测量结果进行比较。方法对照观察分别由Lenstar LS900和IOLMaster测量的正常人群眼球的眼轴长度（axial length，AL）、前房深度（anterior chamber depth，ACD）、角膜子午线上下的曲率半径（CR1、CR2）和白对白角膜直径（white—to—white distance，WTW）等眼球生物学参数。结果本研究纳入了206个健康的成年个体（206眼），年龄（26．9±15．6）岁。两种测量仪对于AL、ACD、CR1、CR2，和WTW等测量值的相关程度很高。Lenstar LS900与IOLMaster的测量结果比较，AL差值（0．014±0．090）mm（P=0．025），CR．差值（0．006±0．030）mm（P=0．005），CR，差值（0．020±0．040）mm（P〈0．001），均略长；WTW较短差值（-0．110±0．400）mm（P〈0．001），ACD的差异无统计学意义（P=0．554）。除WTW一致性界限为-0．89～0．67mm外，两种测量仪的测量数据具有良好的一致性。结论与IOLMaster相比较，LenstarLS900可提供同样准确、可靠的眼球生物测量数据（除wTw外），并且可提供中央角膜厚度和晶状体厚度数据，因此LenstarLS900在屈光手术和白内障手术领域有很好的应用前景，能满足未来高质量白内障手术的要求。

海面冰层对声波的反射和散射特性

北极海面冰层复杂多变,其对声波的反射和散射严重影响冰下水声信道的传输特性,建立海面冰层的声波反射和散射模型对冰下水声通信研究具有重要意义.假设海面冰层为多层固体弹性介质且冰-水界面粗糙,满足微扰边界条件,导出声波从海水介质入射到海面冰层时相干反射系数满足的线性方程组.对相干反射系数随声波频率、掠射角、冰层厚度的变化进行数值分析.进一步引入根据散射声场功率谱密度计算散射系数的方法,改变掠射角,对冰层厚度、散射掠角对散射系数的影响进行研究.

微波辐射计天线热控涂层表面反射率研究

静止轨道微波辐射计天线反射面外热流变化剧烈,反射面表面存在较大温度梯度,为满足在轨热变形要求,反射面采用高强度、低膨胀系数的碳纤维复合材料,采用磁控溅射工艺在碳纤维表面真空沉积铝和二氧化硅,获取满足热控要求的吸收发射比。由于二氧化硅是损耗材质,本文根据相干反射理论分析二氧化硅层对天线表面反射率的影响,采用辐射计噪声温度法对热控涂层试片反射率进行测试,反射率理论分析和测试值一致。

星载GNSS-R地表土壤湿度反演方法的对比与评价

应用气旋全球导航卫星系统(cyclone global navigation satellite system,CYGNSS)的星载反射测量遥感数据和土壤湿度主被动项目(soil moisture active passive,SMAP)发布的土壤湿度产品,对2种星载全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)地表土壤湿度反演建模方法进行对比与评价。结果表明,在单个格网上直接对标定的有效反射率和SMAP参考土壤湿度回归建立线性模型,反演得到的地表土壤湿度精度远高于格网统一建模的反演精度。使用1 a的CYGNSS陆地观测数据建立的反演模型已经具有极高的时域稳定性。5个月的测试数据表明,单格网模型反演的地表土壤湿度RMSE可达0.056 cm^(3)/cm^(3),相关系数达0.9。

基于SVD的相干光时域发射计降噪方法

将有用信号和噪声进行分离,提高信噪比是通信领域中一个重大的课题。介绍了相干光时域反射计(COTDR)的工作原理,针对运用COTDR检测光信号时存在的噪声问题,提出基于SVD对COTDR的降噪方法。该研究成果为COTDR信号检测的降噪算法提供了新思路。

两种光学生物测量仪和接触式A超对高度近视眼球生物学测量的一致性评价

【目的】评估两种光学眼球生物测量仪Lenstar和IOLMaster与超声生物测量对于高度近视眼的眼球生物测量的准确性和一致性。【方法】对照观察分别由Lenstar、IOLMaster和接触式A超测量的高度近视患者的眼球生物学参数。三种方法的比较采用Friedman检验或Wilcoxon符号秩和检验,测量结果的重复性使用变异系数进行评价,采用Bland-Altman分析进行一致性评价。【结果】纳入了66个高度近视患者(66只眼),平均年龄(31.2±12.4)岁。Lenstar、IOLMaster和接触式A超测量的眼轴长度(AL)的变异系数分别为0.05%,0.07%和0.2%。AL的95%一致性界限(Lo A)范围分别为0.12 mm(Lenstar vs.IOLMaster),1.06 mm(Lenstar vs.A-scan),和1.14 mm(IOLMaster vs.A-scan),前房深度(ACD)的95%Lo A分别为0.28 mm(Lenstar vs.IOLMaster),0.51 mm(Lenstar vs.A-scan)和0.52 mm(IOLMaster vs.A-scan)。在极高度近视(AL≥27.0 mm)和巩膜后葡萄肿患眼中也得到相近的重复性和一致性结果。【结论】高度近视眼中,光学测量方法的测量结果一致性很好,能提供比超声生物测量重复性和准确性更好的眼球生物测量数据。

眼轴长度测量方法及进展研究

为配合临床实现人工晶体屈光度数计算,以及为日常眼病预防提供依据,眼生物参数测量特别是眼轴长度测量逐渐被人们所重视。以眼轴长度为目标,论述了现有的眼轴长度测量方法,包括超声测量方法和光学测量方法。重点概述了光学部分相干原理,低相干原理和光学相干层析(OCT)技术在眼轴长度测量方面的研究进展,分别介绍了各方法及典型仪器的测量原理、测量精度及范围,论述了眼轴长度测量的发展方向。光学测量方法以其无损伤、快速、高精度等优点逐渐替代了超声测量方法,但对于晶体混浊眼还需依靠超声测量方法。

OLCR系统中滤除衰减直流分量的BD结构设计

设计了由环形器、耦合器、衰减器和平衡探测器组成的平衡探测(BD)结构的OLCR系统,分析了衰减直流分量产生的原因以及耦合器相位特性在BD结构中的作用。对参考臂中光耦合效率与反射镜角度和位置关系进行了仿真,结果表明耦合效率主要受反射镜偏转角度影响。实验测试了非平衡和平衡结构下参考臂的输出光功率,对噪声的均方根值和信噪比进行了分析,同时还测试分析了两种结构下的干涉信号。实验结果表明,OLCR系统的BD结构在滤除衰减直流分量的同时还能抑制噪声信号和放大交流分量,结构简单有效。