光学层析成像用1.7μm波段增益谱和宽带光源实验研究

1.7μm波段光源在光学相干层析成像(OCT)系统中可以减少组织散射和吸收损耗,从而增加成像深度。提出以放大自发辐射(ASE)光源抽运长度为300m的高非线性光纤和长度为10km的色散位移光纤产生连续光源。其中,后置于ASE抽运源的可调谐滤波器调节连续光源的峰值波长和功率,所得光源经过掺铒光纤吸收整形后得到峰值波长为1675nm,10dB谱宽约为75nm的连续光源。为了在不提高抽运功率的情况下提高OCT信噪比,增加了萨尼亚克滤波器,得到了周期为14nm的近似多波长宽带光源。实验结果表明,该结构可实现1.7μm波段的宽带光源,实验分析结果为OCT新型光源及1.7μm波段光纤激光器提供参考。     

基于傅里叶域模式锁定的扫频光源实验研究

扫频光源是光纤传感解调的关键部件,高质量的扫频光源可提高光纤传感系统的信噪比和解调精度。研制了一种基于傅里叶域模式锁定(FDML)的扫频光源。光源采用环形腔结构,由半导体光放大器(SOA)、光纤法布里-珀罗(FP)可调谐滤波器、隔离器、光纤耦合器和光纤延迟线组成。同时设计了基于FP腔的滤波器,对输出光谱进行平坦滤波。得到扫频范围为60 nm(1506~1566 nm),扫频速度为250 Hz,平坦度优于0.3 d B,线宽小于0.16 nm,平均输出光功率为4.53 m W的扫频光源。研制出的扫频光源结构简单、成本低廉、平坦度好,在光纤传感解调系统中作为光源有一定的实用价值。     

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MS9020D为手持式光测量仪器,由一个LC或LED光源和一个光功率计组成,其中可选的4种LD光源、7种LED光源、8种传感器和一种反射损耗测量单元都是插入式结构,非常便于现场更换。MS9020D覆盖0.66μm、0.85μm、1.3μm和1.55μm波段,测量光损耗范围高达67dB,回波损耗范围0到     

基于MZ干涉仪的光纤法珀传感器解调方法

该文研究了一种基于马赫曾德尔干涉仪(MZI)结构的光纤法珀(FP)传感器扫描式互相关解调方法。解调系统中的光源采用C+L波段放大自发辐射(ASE)宽带光源,用于匹配FP腔的MZI采用可调光纤延时线与压电陶瓷(PZT)式光纤相位调制器等集成光学器件构成,解调系统整体实现相对简便。实验中搭建的MZI,其臂长差在16.8 cm范围内连续可调,并可在15 μm范围实现重复扫描,扫描速度达到50 Hz。理论仿真分析及实验验证表明,该套解调系统可以实现对FP传感器的信号解调。     

便携式红外目标模拟器系统设计

为了满足光电探测设备对不同温度环境下多波段的目标模拟需求,设计了一种便携式红外目标模拟器,选用可切换的黑体光源来进行照明,实现3～5μm和8～14μm的中波红外和长波红外的辐射特性。作为准直系统的平行光管口径为110 mm,考虑到中心遮挡问题,采用离轴反射式光学结构。在装调时利用该结构对300 mm口径的参考平面镜进行测量,测试结果 PV值为0.356λ(λ=632.8 nm),RMS值为0.047λ。采用MSC. Patran进行建模,利用有限元分析方法完成了系统的光机热分析,在-10～50℃工作环境下,由温度变化引起的主次镜面形变化为纳米级别,对中红外波段可实现实时稳定成像,为光电探测设备提供宽波段的多种直接模拟目标。     

光纤通信光源研制近况

当前,光纤通信用光源主要为半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管(LD)。据最近报导也有采用氦氖气体激光器光源的。按其通信距离和通信容量又可将光源分为中短距离中小容量光源和长距离大容量光源。前者大都为LED和短波LD,后者则为长波LD。一、光源波段的进展光纤通信用光源的波段研制和发展完全是由光纤传输低损耗窗口所确定的。为适应石英光纤第一个低损耗窗口,先后研制出GaAlAs/GaAs DH LED和DH LD,其发射波长在0.8～0.9μm,在此波段内的LED和LD通常作为中     

光通信基础知识(十四)

长波长探测器长波长探测器是指对波长1.2～1.6μm光波有良好响应的光电探测器。之所以称为“长波长”,是因为相对于0.8～0.9μm的光波来说,它的工作波长更长。在光纤通信蓬勃发展的初期,大多数光纤通信系统的工作波长都在0.85μm附近,其原因是当时光纤在0.85μm波段损耗很小,而在这一波段又有室温连续工作的AlGaAs/GaAs双异质结激光器(DHLD)以及发光二极管(LED)作光源,同时,在     

基于应变的多模光纤可调谐光纤滤波器设计

可调谐光纤滤波器技术是波分复用系统的关键技术之一,对于发展全光通信网络和光纤传感具有极其重要的意义。提出了一种基于大芯径的多模光纤可调谐带阻滤波器,其制作方法是将包层/纤芯直径为125/105μm的特种多模光纤通过单模光纤接入光纤系统,实现单模-多模-单模(SMS)光纤结构,并使一端单模光纤与多模光纤熔接,另一端只是共轴对接而不焊接。在多模干涉原理的基础上,利用该结构对应变的敏感性实现可调谐光滤波。该可调谐滤波器的调制和解调借助于放大自发辐射(ASE)宽谱光源和光谱分析仪(OSA)实现。详细给出了该滤波器的理论仿真分析,并实验证实了该方案的有效性。     

紫外-可见光谱水质检测系统的多束LED光纤耦合研究

针对紫外-可见光谱水质检测系统单个LED光源输出功率低、光束质量差的问题,提出了一种多束紫外LED光源与光纤合束耦合的结构设计方案.运用ZEMAX光学分析软件开展了仿真设计研究,针对紫外LED光源与光纤耦合发散角较大的问题,设计了非球面准直透镜,准直后发散角为0.403 mrad;针对光束尺寸与光纤的匹配问题,进行了消色差双分离聚焦耦合透镜的设计.实验结果表明,合束LED光束汇聚的弥散斑的RMS尺寸为186.412 μm,GEO点尺寸为290.071 μm,光束中95％以上的能量集中在300μm以内,实现了多束LED光源与光纤的高效耦合.     

基于LED光源的投影LOGO灯设计

根据固体照明LED光源的特点,文中提出了一款基于3.5×3.5 mm朗伯体LED光源的紧凑型投影LOGO灯系统。利用成像设计软件Code V设计一个两片式成像系统,该系统物距为2 900 mm,像距为15 mm,像高为5.792 6 mm。根据光路可逆原理,给该成像系统匹配一个准直度高、均匀度高的光源,在LigtTools软件中设计了一个分级准直透镜组,LED光源经过准直后角度为4.2°,光斑均匀度达到了91.7%。将两个子系统结合在一起,可以在2 900 mm远的接受面投影出菲林的完整清晰的均匀图案,图案直径为1 600 mm。与现有的系统相比,此系统长度短、结构简单、投影图案均匀度高。     

大光斑高均匀度发散式太阳模拟器设计

为了实现大光斑直径高均匀度太阳辐照模拟,设计了大光斑发散式太阳模拟器。根据太阳光谱分布特性选取短弧氙灯作为光源,建立光源功率计算模型;基于成像倍率和氙弧峰值点离焦量之间的关系,优化设计聚光系统和光学积分器,提高太阳模拟器的辐照均匀度;同时,结合短弧氙灯的光谱特性,建立光谱匹配模型,设计光学滤光片在不同波长的透过率。实验结果表明:设计的发散式太阳模拟器辐照面积为2 m,当工作距离为6、8、10 m时,辐照不均匀度分别优于3.33%、3.51%和4.3%,且光谱与AM1.5太阳光谱A级标准相匹配。     

Bandwidth optimization of a spectrum-sliced fiber amplifier lightsource using an angle-tuned Fabry-Perot filter and a double-stagestructure

An angle-tuned Fabry-Perot (FP) filter is used to obtain bandwidth optimized multichannels from the amplified spontaneous emission generated from a fiber amplifier light source. Rotating the FP filter, we change the channel bandwidth for a wide range making use of a small angular spread of an incident beam while nearly unaffecting the channel spacing. The output power is made insensitive to the rotation of the FP filter using a double-stage fiber amplifier structure with the FP filter placed between the fiber amplifier stages     

二氧化硫检测仪光源系统的优化设计

为了解决国内传统二氧化硫检测仪在光路上存在荧光数量少、采集精确度低等问题,提出了一种改进的光路系统。点光源通过透镜进行平行准直及会聚,利用窄缝减弱杂散光的干扰,改善了传统光路结构上光会聚效果差的缺陷,提升了检测精度。运用Zemax对新光路和传统光路进行仿真,通过对比点列图、探测视图得出新光路的方均根半径减小到35.439μm,几何最大半径减小到50.194μm,气体与光源接触区域的光强提高。对其进行实验检测,数据表明改进后的光路系统的二氧化硫浓度示值误差由传统仪器的2%缩减为1%,提高了检测精度。新研制的光路系统能有效解决上述问题,适用于二氧化硫检测仪的设计。     

光纤布喇格光栅传感器的波长移位检测方法

光纤光栅波长移位检测技术是光纤光栅传感器的关键技术之一.详细介绍了宽带光源/宽带滤波或边缘滤波器接收、宽带光源/可调窄带接收、宽带光源/干涉接收和可调谐窄带光源/宽带接收四类波长检测方案,分析了几种波长移位检测方法的基本工作原理,并对其特点进行了讨论.     

滑动轴承油膜厚度光纤精密检测系统分析与设计

针对油膜厚度的静、动态测量,设计了一种基于反射式强度调制型同轴结构光纤位移传感器(RLIM-FODS)的精密位移检测系统.根据激光光束光场近似高斯分布的特性建立数学模型,利用Matlab对特性函数进行仿真分析,光电转换对部分背景光进行了有效补偿,对滤波电路进行了失调电压调节和截止频率仿真修正,并通过实验进行了验证.仿真和实验结果表明:建立的模型可以有效减小电源波动、微弯损耗等带来的影响,信号检测电路能够精确地将小信号进行放大,并且输出信号稳定,噪声低,失调小,线性区间在1 200～2 700 μm的范围内,灵敏度可以达到6 mV/μm,满足精密检测要求.     

城市夜光遥感成像系统设计与杂散光分析

根据城市夜光遥感相机研制要求,采用COOK TMA离轴三反光学结构形式,设计了一个视场为5°×2°,焦距为500mm,F数为3.8,工作波段为0.4~0.8μm的全反射式夜光遥感相机光学系统,采用主镜、次镜、三镜共光轴设计,提高了光学装调的可行性。选择合适的初始结构参数,利用CODE V软件进行光线追迹和优化设计,结果表明:光斑的方均根直径为2.305μm,小于1/8像元,在25lp/mm奈奎斯特频率处的光学调制传递函数大于0.92,接近衍射极限。采用外遮光罩、挡光环、光阑及消光漆等消杂光设计来降低杂散光水平,利用Tracepro软件对光机系统进行杂散光的仿真分析,结果表明:轴外视场为1°~80°时,点源透过率在10-11~10-3量级;太阳抑制角为65.96°~80°时,点源透过率小于1×10^-9,满足应用要求。     

用于导弹逼近告警的“日盲”紫外光学系统设计

紫外告警技术在军事应用中扮演着重要的角色。基于日盲紫外光学系统的最佳工作波段240~280 nm,设计了一款用于导弹逼近告警的光学系统。为提高系统接收的紫外辐射能、扩展系统探测范围以及简化系统结构,系统中采用了非球面和二元衍射光学元件。系统中含有5 片透镜,其焦距为50 mm,视场角为43。探测器采用ANDOR 公司的iKon-L 936 型CCD,其像元大小为13.5 m13.5 m,有效成像面积为27.6 mm27.6 mm。系统优化后,最大RMS 半径仅为11 m 左右,远小于像元尺寸。超过86%来自物方各视场的紫外辐射会聚在半径为6.75m 的圆内。像质表明,所设计的系统能够满足日盲紫外光学系统的工作条件。若减小焦距,则系统的视场角可进一步增大。     

GPS接收机镜像信号抑制

分析了GPS接收机镜像信号抑制的要求,设计应用于低中频GPS接收机的镜像抑制复数滤波器.滤波器基于OTA-C双二次结构,通过线性变换实现频率搬移.采用了带源极负反馈的全差分跨导器以扩大输入线性范围.设计了基于环形振荡器的数字调谐锁相环以减小滤波器频率偏差.电路采用0.18μm CMOS工艺实现.测试结果表明,滤波器带宽为3.1MHz,偏移5MHz抑制为50dB,频率修调误差小于±1.5%.镜像抑制大于35dB.1.8V电源电压下滤波器和修正电路电流分别为0.82mA和0.23mA.     

远程激光拉曼光谱探测系统前置光学系统设计

为实现远程物质高空间分辨力的拉曼光谱探测,设计了共孔径远程激光拉曼光谱探测系统的前置光学系统。光学系统采用共孔径结构,实现了激光发射系统、拉曼光收集系统及微区成像系统的共孔径、共光轴。设计的光学系统能够对激光进行聚焦以缩小激光光斑尺寸,使系统具有优于0.125 mrad的空间分辨率。该拉曼光收集透镜有效通光口径为50 mm,拉曼散射光在耦合透镜焦平面上的像高小于25m,可以与50m狭缝宽度的光谱仪进行空间光耦合,也可使用50m芯径的光纤来耦合光学系统与光谱仪。该系统可用于远距离物质的激光聚焦、拉曼光谱探测及微区成像。     

基于调制光源的八通道光电脉搏波检测系统

为了获取多波长的指端光电脉搏波信号来进行脉 搏波特征分析,利用STM32F103ZE嵌入式平台设 计了基于八波长激光调制光源的脉搏波检测系统。系统光源是由STM32控制的八波长激光组 成的调制光 源,再由光电二极管构成光电转换电路将光信号转换为易处理的电信号。系统结合巴特沃斯 高通滤波电路 与切比雪夫低通滤波电路的滤波特性设计了由这两种电路级联构成的带通滤波电路来减小噪 声对脉搏波检 测的影响,且在电路设计时采用OrCAD PSpice软件来对电路进行优化分析,滤波电路带宽选 择0.2 Hz, 以较大的限度保留光电脉搏波中的有用的生理信息。通过STM32利用分时检测的方法采集八 通道脉搏波 数据,检测结果显示系统成功检测到八通道光电脉搏波且脉搏波特征清晰,体现出 0.2 Hz带通滤波电路对光电脉搏波的较好的处理 效果。