基于高速微弱光电探测相关技术的浅析

高速微弱光电探测技术在激光通信中应用广泛,如何在噪声环境中检测出所需信号是一个难点。首先对光电探测器主要部分(光电二极管与放大器)的参数进行分析,然后分析了光电二极管输出信噪比,得出提高光电探测灵敏度关键在于选择恰当的器件以及设计合理的放大电路。通过搭建具体的实验电路,经过测试,该电路在工作波长为1 550 nm脉冲信号,传输速率为2.5 Gb/s条件下,误码率为10-12时,探测器灵敏度可达到-24.8 dBm,实现了高速微弱信号的探测。     

丢失周期脉冲信号的检测电路

本文通过对可重触发的单稳态电路的分析,得出了只要可重触发单稳态触发器的输出脉冲宽度大于输入周期脉冲信号的周期T,就可用可重触发的单稳态触发器构成检测周期脉冲信号丢失的电路。本文用芯片CD4538给出了实用的丢失周期脉冲信号的检测和报警电路。     

光纤激光干涉测速

为了测量运动物体的速度,基于多普勒效应构建了光纤速度干涉仪.系统由光源发射器与接收器、非对称马赫-曾德尔光纤干涉仪、光电接收系统、数据处理4个部分组成.光电接收探测器采集不同时刻运动物体的反射光波形成的干涉条纹,通过对数据进行分析和计算,获得运动物体的运动速度和加速度剖面.在霍普金森杆测量实验中,为获得具有良好对比度的干涉条纹,激光光源谱带宽应优于50kHz,功率稳定度为0.07dB,测速范围和测量精度由光纤干涉仪的延迟光纤长度决定.干涉仪的标定可通过测量延迟光纤长度为100m时的条纹常数来实现.测量结果表明,由干涉信号求得的膛口速度和由光触发脉冲求得的膛口速度之间的误差在1‰以内.     

无线激光数据通信系统收发电路的设计与实现

以650 nm波长的红光作为信号载体,设计一种无线激光通信的收发电路,并且详细阐述了激光发射电路与光电接收电路的设计原理与方法.其中,发射电路具有自动功率控制、故障指示、电流监测等功能,接收电路具有信号放大、光电流监测、自动静噪等功能.在此基础之上,利用搭建的实验系统对该电路进行性能测试,进一步验证了设计电路的正确性和...     

RSFQ可控时钟信号发生器

设计了一种新的产生RSFQ时钟信号的电路,并利用W IN S软件对电路进行了模拟.它可以产生连续脉冲,脉冲的周期由电路中约瑟夫林传输线的长度决定,可以产生周期约10 ps的连续脉冲.经过扩展,这种电路能通过输入触发脉冲实现振荡的停止,从而产生固定个数的时钟信号,产生时钟信号的数目由启动信号和停止信号的时间差决定;在电路中使用多路开关,还可以在不改变硬件电路的条件下,通过输入触发信号来改变输出时钟信号的周期.     

扩展尾流激光雷达动态范围的举动式接收系统

针对水下航行体尾流激光雷达近场后向散射信号强、易导致接收系统饱和的难题,采用电流模式电路设计理论设计了一种举动式水下激光雷达接收系统．该系统充分挖掘接收电路的动态范围利用率,在探测周期内产生举动电流,将输出电压的基点由0V调整到跨阻放大器正向饱和电压附近,有效扩展了动态范围区间,使接收系统对近场信号的接收动态范围有效利用率提高约40％,而举动式电路部分的存在导致的系统带宽减小幅度仅为13％．该系统已成功应用于尾流激光雷达样机并进行了海试,结果表明：该系统完全可以满足大动态范围尾迹探测的需求,可广泛应用于各种大气和水下后向散射式脉冲激光探测系统．     

基于FPGA的转速光电传感测量系统

利用光电式测量的抗干扰性好、反应快、灵敏度高、精度高、可测范围宽的优点,对高速转轴的转速进行更精准的测量。激光器将转轴的转速参数转换成周期性的光信号,然后高速硅光电二极管将接收的光信号转换为电流信号,经模拟电路处理得到数字电压脉冲信号,再利用基于FPGA数字移相技术的高精度脉宽测量方法对数字电压脉冲信号进行测量,处理后最终得到转速的精确结果并显示在液晶屏幕上。试验结果表明,测量结果准确度高,稳定性好,适用于一般的高速测量场合。     

脉冲减法器

本文介绍了采用脉冲同步方法的两种脉冲减法器的方案及设计思路。脉冲减法器能实时地得到两列不同频率输入信号的周期个数差，用于双频激光干涉仪，能直接求出光电信号的多普勒频差，以简化电路，并提高了电路的工作速度。     

高功率LD抽运的Nd：YVO4被动调Q激光器

在二极管(LD)抽运的Nd:YVO4激光器中,采用Cr4 :YAG(钇铝石榴石)作为可饱和吸收体,可获得1.06 μm的被动调Q脉冲激光输出.当腔长为9 cm,抽运功率为13.4 W时,得到重复频率为38.5 kHz,平均功率为1.35 W的调Q脉冲序列,其单个脉冲能量为35 μJ,脉宽为25 ns,峰值功率为1.4 kW.比较不同腔长下平均功率随抽运功率的变化关系,以及不同抽运功率下的脉冲重复频率、脉冲宽度和单脉冲能量;分析热透镜效应对输出功率的影响,以及受激粒子上转换效应对脉冲能量的影响,结果表明,理论分析和实验结果相一致.     

应用于光子调制的Pockels Cell前馈驱动源驱动脉冲传输时延的研究

研制了一种基于直流调制技术应用于光子调制的Pockels Cell前馈驱动源,针对线路中分布参数对行波传播的散射作用,建立了驱动脉冲信号在电路中传输的等值电路模型,分析了分布参数散射作用对功率开关器件触发导通延时的影响.分析得出因电路分布参数对开关驱动信号的散射,造成驱动脉冲信号前沿变缓,进而导致功率开关器件触发导通延时以及功率脉冲波前沿上升时间增加,从而在一定程度上增加了脉冲传输的时延的结论.通过改进驱动电路、优化电路布线、添加LC网络匹配电路等措施,改善了驱动脉冲传输时延的问题.实验结果表明,经综合改进后电路的驱动脉冲传输时延下降至100ns,相比未改进前300ns左右时延改进效果显著.     

基于单光子激光雷达远距离海上测距的实现

单光子激光雷达具有探测灵敏度高、响应速度快、测量精度高等优势,但在实际工作中易受到背景噪声等问题干扰。针对海面远距离平程目标测量,提出基于高速数字信号全通道实时处理(digital signal process,DSP)研究,通过分析海面上空大气溶胶对激光测量的影响,分析不同的海面能见度对测量系统造成影响的差别,对比相同海域条件下常规测距与单光子测距威力的差别,同时开展适应海面环境的单光子回波通道的数字处理算法研究。在良好天气条件下,对海岸线静止目标53 km大山(发射光学衰减10 dB)探测概率高于95%,对海上38 km运动渔船等小目标进行实时跟踪测量,获得到目标距离信息,且该系统工作稳定可靠。     

轻小型光子计数激光测距技术

为实现轻小型光子计数测距仪,利用905nm激光二极管（LD）以及硅基单光子探测器（SPAD）搭建了试验系统,通过外场测距试验研究了905nm激光二极管用于光子计数测距的测距性能。结果表明：905nm激光二极管由于其具有体积小、功率高的特点,同时硅基单光子探测器在905nm波段具有较高的响应率,基于以上两点,通过激光二极管以及小口径的接收望远镜能够实现远距离的光子计数激光测距。可见,激光二极管适合作为轻小型光子计数激光测距仪的光源,降低了系统的体积,有利于提高测距系统的集成度。     

基于脉冲注入调制的LD光功率-电流-电压特性测试系统

为精确测试半导体激光器(LD)的光功率-电流-电压(LIV)特性,提出一种基于脉冲注入调制的方法,并据此研制新型的LD脉冲测试系统.系统通过给被测LD注入脉冲宽度、周期及幅度连续可调的脉冲电流,采集恒功或恒流工作LD的工作电流、两端电压、背光电流和输出光功率等信息,绘制LD的LIV特性曲线,并以此推断LD的性能.采取低占空比的脉冲注入,有效抑制了LD有源区温度升高,保证了测试的可靠性和准确性.实验结果表明,脉冲电流的稳定度达到10-4,系统满足设计要求,其性能优于连续测试系统.     

金属折射率虚部的激光衍射测量方法

在高精度激光衍射法的丝径测量中存在着偏振效应，用Ｓ和Ｐ分量的偏振光入射所得到的丝径测量值不相同．二者之差与金属折射率的虚部有关．在金属狭缝衍射实验中也观察到了这样的偏振效应．木文基于这些实验提出了金属折射率虚部的激光衍射测量方法．细丝直径或狭缝宽度随入射光振动与丝轴或缝边之间夹角变化的实验值经过曲线拟合可以得到金属折射率的虚部ｎｋ的数值，其精度约０．０６。ｎｋ之值与其它方法的测量值在２％相对误差范围符合得很好．     

大功率LD脉冲泵浦Nd:YAG蓝光激光器研究

采用大功率LD脉冲运转泵浦Nd：YAG,以消除连续运转时产生的热效应的影响,采用LBO腔内倍频获得高效蓝光输出。实验比较了不同脉冲占空比及不同脉宽时激光的输出特性,对脉冲泵浦减小热效应进行了研究。在未采取特殊致冷,泵光与腔模不匹配的情况下,在占空比为1：3,泵浦功率为7．2W时,获得239mW的473nm蓝光输出,光-光转换效率达到3.3％。     

脉冲激光光束质量的同步测量

目的　研究评价脉冲激光光束质量的同步测量方法 .方法　通过分析脉冲激光光束和 CCD测量系统的特点 ,提出在低重复和高重复频率情况下的多种同步测量方法 ,并通过对钇铝石榴石 ( YAG)激光光束质量的评价实验加以验证 .结果　成功地在不同脉冲频率下对 YAG脉冲激光光束质量进行了评价 ,并计算出光束质量因子的数量级为 1 0 .结论　所提出的同步测量方法用于评价脉冲激光光束质量是有效的 .     

基于激光雷达的风力机偏航误差纠正策略研究

本文在分析了现有测风系统不足的基础上,通过风洞实验验证了不同入射角来流风速对风速仪测风的影响,证明了现有风速测量的不准确性。在此基础上提出了激光雷达风轮前方测风系统,根据电量损失的百分比和偏航误差的余弦平方关系曲线,通过在风电场安装激光雷达,收集激光雷达和现有测风系统(机舱后方气象架和测风塔)的风况数据,对数据进行相关性及拟合分析,得出现有测风系统所测量风向的偏差值。通过在人机界面(HMI)中修正此偏差值可以减少功率损失。     

基于Internet/Intranet的电力系统负荷预估系统

介绍了基于GPS全球定位系统和Internet/Intranet实现的机动负荷测量系统,包括硬件的开发和系统结构。该测量系统已经应用于澳大利亚电力系统,并成功地提取出了系统的震荡信息。分析结果表明,监测系统能够成功地记录电力系统的功角变化,进而进行事后故障分析,并可以实时监视系统的震荡情况。     

并行鉴相测距激光雷达

介绍了基于相位法的测距方法,即方波与方波相关法。提出了测量方案和算法。并用Matlab的Simulink工具对测距原理进行了仿真,还对测距精度进行了分析。从理论上证明了此种相位法测距的可行性,为实际激光测距系统的研制奠定了基础。     

一种非接触式结构面产状测量技术原理和数学处理方法

针对传统机械式罗盘接触式测量的应用缺陷,基于激光或红外测距仪测距功能,提出了一种非接触式结构面产状测量方法,阐述了其测量技术原理和数学处理方法,提供了非接触式电子罗盘开发设想.以测距仪安置点为原点,以磁北方向为x轴正方向,建立右手空间笛卡尔直角坐标系;旋转测距仪使测量光束射至待测结构面的3个非共线点,分别记录每支测量光束的垂直旋转角、水平旋转角及测量距离;利用空间向量和几何投影关系定量描述待测结构面倾斜状态,计算出结构面的倾角、倾向和走向.新技术可以实现远距离或难以接触的结构面产状测量,可以有效避免矿物磁性对测量产生的误差,有力地推动了结构面产状测量技术向自动化、数字化方向发展.