可饱和吸收环镜滤波器的环形腔双波长激光器

设计了一种基于可饱和吸收环镜滤波器的环形腔双波长激光器,在3dB光纤环镜中插入未受泵浦的掺铒光纤(EDF)做可饱和吸收体,构成可饱和吸收环镜滤波器,将此滤波器插入环形腔激光器中,通过调节偏振控制器来实现双波长的稳定输出。经过计算选择6.4m的EDF作为增益介质,使用一段2m未泵浦的EDF与2×2的3dB耦合器结合形成可饱和吸收环镜滤波器来抑制超模。为抑制常温下EDF的均匀展宽导致模式竞争,选择1554nm的光纤布拉格光栅(FBG)和1562nm的FBG进行双波长激射,在Optisystem平台上进行仿真并搭建实验来测试输出激光的输出功率斜率效率、光信噪比、稳定性等。实验中得出了在室温下稳定输出的双波长激光,两波长各自的光信噪比为54.7dB和57.5dB;中心波长变化分别小于0.04nm和0.55nm;3dB带宽均为~0.126nm。

一种双色激光接收放大电路设计

为了实现对双色激光探测器的光电信号转换和处理,设计一种高增益光学接收电路。采用前置放大器和主放大器两部分放大电路,使用多级放大器级联,通过优化各级放大器的放大倍数和级间匹配,实现高增益放大,并转换为差分信号,实现与后级模数转换器件的匹配。通过对接收电路的测试表明,可以有效输出稳定的高增益高信噪比双色信号,实现前放100倍、主放56 dB的放大和差分信号输出。

乌氏干涉测量的信息读取

针对乌氏干涉仪条纹信号调整难、用肉眼读数难等问题,提出将He-Ne激光作为乌氏干涉仪光源的设计,得到了高质量的干涉条纹信号,并采用光电转换方法将条纹移动信号转变为电信号实现了微位移的高精度测量。设计了光电信号检测电路,利用双门限整形电路标定出整形方波,克服了干涉信号在设定比较值附近抖动引起误处理的缺点;提出了辨向细分电路,在1路干涉条纹信号下,提取了具有正交性的2路电子信号,实现了干涉条纹的移动辨向与信号细分。按此方案设计并搭建了一套激光干涉检测实验装置,用2个计量差值为5μm的标准量块,对激光干涉检测装置进行了标定,在电路为4细分的情况下,该装置测量分辨率达79 nm;解决了乌氏干涉仪自动读数的问题,提高了乌氏干涉仪的测量精度和准确性。

激光脉冲测距双阈值时刻判别技术研究

在脉冲式激光测距技术中,回波信号幅度和上升时间变化引起的时间晃动误差是影响激光测距精度的主要因素之一。针对时间晃动误差带来的测距精度低的难题,在分析了时间晃动误差和总结一般时刻判别技术的基础上,设计了由高速比较电路,单稳态脉冲展宽电路、脉冲延时电路和快符合电路组成的双阈值时刻判别电路,并对电路进行了误差分析。与一般的时刻判别电路相比,时间晃动误差大大减小,时刻判别精度得到有效提高。实验结果表明:采用该技术的激光测距机精度达到10cm。

单脉冲和再加热正交双脉冲激光诱导击穿光谱对比研究

为了提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)的检测灵敏度和辐射光谱特性,采用再加热正交双脉冲结构对样品中的4种元素Fe,Pb,Ca和Mg以及含有不同浓度重金属元素Cr的土壤样品进行分析。研究了4条特征谱线FeⅠ:404.581nm,PbⅠ:405.78nm,CaⅠ:422.67nm和MgⅠ:518.361nm的光谱强度和信背比随两激光脉冲之间时间间隔的变化关系,获得了两激光脉冲之间最佳的时间间隔为1.0μs。在单脉冲和双脉冲条件下,得到了4条特征谱线FeⅠ:404.581nm,PbⅠ:405.78nm,CaⅠ:422.67nm和MgⅠ:518.361nm光谱强度的增强倍数分别为2.23,2.31,2.42和2.10;分析了特征谱线FeⅠ:404.581nm和CaⅠ:422.67nm谱线强度随时间的演化特性以及4条特征谱线信背比随光谱采集延时的变化关系,双脉冲能有效延长光谱强度的衰减时间以及提高特征谱线的信背比;比较分析了等离子体温度和电子密度随时间的演化特性,在双脉冲条件下,等离子体温度最大升高了730K,电子密度最大增加了1.8×1016 cm-3。单脉冲和双脉冲条件下获得重金属元素Cr的检测限分别为38和20μg·g^(-1),再加热正交双脉冲技术使元素检测限下降近2倍。以上结果表明:再加热正交双脉冲能有效地提升LIBS技术的检测灵敏度和光谱特性,为进一步降低元素的检测限提供了有效的方法。

基于FPGA的双路光纤激光拍频信号解调电路设计

设计了一种基于FPGA的拍频信号解调电路用于实时解调双路光纤激光的频差信息。应用ADF4351频率合成器芯片与ADL5801混频器芯片组成混频电路,设计了将光电探测器响应的射频(radio frequency,RF)域拍频信号下变频为中频(intermediate frequency,IF)信号的调理电路;以5CGXFC5C6F27C7N芯片为核心并结合快速傅里叶变换(FFT)进行时频转换,实现了拍频信号实时解调的FPGA解调电路。实验证明,该电路可实现0.41~3.45 GHz宽频带范围内的拍频信号实时检测,频率分辨率为7.6 kHz。

激光测风雷达的双平衡式相干探测技术仿真研究

传统的风场测量方法存在测量范围小、精度低、灵活性差的缺点,近年来国际上提出了星载激光测风雷达的测量方法,理论上可解决现有测量方法的不足。针对提高激光测风雷达灵敏度的需要,文章介绍了基于双平衡式相干探测的新型光电外差接收方法。从系统结构和数学模型两方面说明了工作原理,在此基础上使用Opti System光学仿真软件搭建了双平衡式相干探测系统,代入现有实际元件的参数,得到的仿真结果与数学模型推导一致,并计算得出了双平衡式相干探测系统和平衡式相干探测系统的噪声等效功率。

基于马赫-增德尔干涉仪的光纤周界防范装置设计

以马赫-增德尔光纤干涉仪为对象,分析了双光束干涉检测原理,在此基础上,设计出利用MZ光纤干涉仪构建周界防范装置。系统采用两根单模光纤构成MZ光纤干涉仪的参考臂和传感臂,半导体激光器作为干涉光源并用两个单模Y型光纤耦合器实现激光的分束和合束。通过计算机对激光合束后形成的拍频信号进行快速采集处理,并与特征波形进行匹配、比较和识别从而对防范周界内的入侵情况迅速做出反应。

布里渊双波长窄线宽光纤激光器及其扫频微波信号生成

提出并验证了一种基于高非线性光纤(HNLF)的布里渊双波长窄线宽光纤激光器,并对其扫频微波信号生成进行了研究。窄线宽光纤激光种子源经高功率掺铒光纤放大器进行功率放大,并使用光纤光栅滤除自发辐射噪声后,作为受激布里渊散射(SBS)的泵浦光;为降低SBS阈值,使用长3.0 m的HNLF作为布里渊增益介质,布里渊激光谐振腔的腔长为6.6 m,对应的纵模间隔约为31 MHz,可以保证在布里渊增益谱范围内实现激光单纵模运行;在HNLF入纤泵浦光功率为1.8 W时,测得布里渊激光的线宽为622.50 Hz,且结合残余泵浦光得到了双波长激光输出,光信噪比>77 dB;对双波长激光进行拍频,在9.4 GHz附近得到微波信号,且利用定制步进电机光纤拉伸机构对HNLF引入应变调制,实现了速率为10 Hz、范围为289.7 MHz的扫频微波信号输出。提出的激光器系统实现方法简单,在光/无线通信、光纤传感、微波光子学等领域具有潜在应用价值。

基于相位式激光测距的废树脂界面测量技术研究

针对目前后处理废树脂界面接触式测量方法的故障率高、后期检修维护困难等问题,设计了基于相位式激光测距的废树脂界面测量仪表,并针对测量原理、硬件设计、软件开发、性能测试开展研究。本设计采用光纤分体式结构实现辐射区域与安全区域隔离,利用非接触式激光测距方法保证系统稳定可靠,同时根据测量工况设计了相应的软件算法。系统测试结果表明,在0~6 m的测量范围内实现了±10 mm的液位测量精度以及±25 mm的树脂界面位置测量精度。由此分析可知,设计的系统在废树脂贮槽内的双界面测量中检测精度较高,为后处理厂废树脂界面检测提供了一种有效的手段,具有一定的应用价值。

可光生毫米波的单纵模双波长微片激光器研究

提出了一种用于光生mm波的单纵模双波长微片激光器。理论分析和实验研究了微片激光器单纵模双波长产生的机理。实验结果表明,当输入抽运电流为12A时,激光器输出的中心波长分别为1064.18nm和1064.50nm,波长间隔为0.32nm,对应的频差近似为85GHz;每个频率峰的-3dB谱宽为0.05nm,消光比大于22dB;通过偏振片对双波长偏振平行度进行检测,偏振平行度优于98%。

双波段信号实时监测高功率激光焊接

记录和分析了高功率激光焊接中工作区的紫外和红外信号，着重分析了双波段信号与离焦量变化的对应规律。