声光频谱仪频率分辨率判断方法研究

频率分辨率是声光频谱仪的一个重要指标。声 光布拉格器件实际衍射光宽度远大于 理论宽度,因 此对声光频谱仪频率分辨率的估计需根据实际衍射光的宽度来判断。本文在现有光学测试平 台下,对单频信号 产生的衍射光,通过高斯函数建立数学模型,利用二分迭代法得到两高斯函数在满足瑞利 判据条件下可 分辨的最小间距。根据光路系统衍射光偏转距离与对应频率带宽,估计系统频率分辨率与 实测系统频率分辨率基本一致。研究结果表明,本文方法能有效估计声光频谱仪的频率分辨 率。     

高分辨率声光偏转技术研究

本文介绍了本所高分辨率声光偏转技术的最新研究成果.采用TeO_2单晶体作声光介质,大通光孔径结构,研制出了宽频带、高衍射效率、频率分辨率高的高分辨率声光偏转器.器件同采用频率合成技术的高频率稳定度驱动信号源在实际光路中联调,实现了工作光波长632.8nm(He-Ne激光),中心频率70±4MHz,带宽>40MHz,频率分辨率不劣于20kHz,器件的光偏转角度同驱动信号频率呈良好的线性.这一新型的声光技术可用在激光缩微技术,射电天文中的频谱仪,声光侦察接收机,光计算机等方面,其应用前景十分广阔.     

超声吸收引起的声光偏转器指向偏差研究

分别在不考虑晶体超声吸收及考虑超声吸收和超声功率角分布的情况下,建立了声光互作用方程。运用空间傅里叶变换方法推导出衍射光场与入射光场在空频域下的传递函数。仿真结果表明,超声吸收使得衍射光光强峰值位置偏离光束中心,光强不再呈高斯分布,会引起卫星光通信发射端的指向偏差。通过研究超声功率和频率与衍射光光强分布的关系发现,超声功率选取某一数值时可以消除峰值位置偏差,将此功率值定义为最优超声功率Popt。求出声光偏转器整个工作频带内的Popt并进行多项式拟合,得到了最优超声功率与超声频率的关系。按照该多项式关系同步调节超声频率与功率可以补偿超声吸收引起的指向偏差。     

超声吸收引起的声光偏转器指向偏差研究

分别在不考虑晶体超声吸收及考虑超声吸收和超声功率角分布的情况下,建立了声光互作用方程。运用空间傅里叶变换方法推导出衍射光场与入射光场在空频域下的传递函数。仿真结果表明,超声吸收使得衍射光光强峰值位置偏离光束中心,光强不再呈高斯分布,会引起卫星光通信发射端的指向偏差。通过研究超声功率和频率与衍射光光强分布的关系发现,超声功率选取某一数值时可以消除峰值位置偏差,将此功率值定义为最优超声功率Popt。求出声光偏转器整个工作频带内的Popt并进行多项式拟合,得到了最优超声功率与超声频率的关系。按照该多项式关系同步调节超声频率与功率可以补偿超声吸收引起的指向偏差。     

声光频谱分析中Bragg器件非线性校正研究

针对布喇格器件衍射效率非线性、输出不同频率衍射光位置的非线性、衍射光输出幅度非线性,采用多项式拟合、傅里叶拟合等方法对上述非线性进行校正处理,降低了非线性效应带来的衍射光空间位置和幅度的波动,为对信号的进一步处理奠定了基础.最后,提出了基于DSP+FPGA架构的声光信号后处理电路.     

保谷制成小型、价廉的光频变换组件

日本保谷公司利用从声光调制器、声光偏转器出来的衍射光频率会随超声波频率而移动的性质、制成光频变换组件。这种组件的研制成功将使采用光外差检测法的各种测量更加廉价与简便。     

一种提高羟基分子示踪速率测量精度的方法

为了尽量减小羟基(OH)分子示踪流场速率测量误差、提高测量精度,利用OH分子标记线沿宽度方向的强度分布近似为高斯函数的特征,用高斯函数对实验测量数据进行了拟合,用拟合数据的峰值位置作为OH分子标记线的中心位置,并以此作为测量基准位置,对典型的OH分子示踪速率测量数据进行了处理.结果表明,采用这一数据处理方法,可使流场速率计算精度明显提高.     

抑制频率互调效应的阵列式光镊技术研究EI北大核心CSCD

由于TeO2声光偏转器(Acousto-optic deflector,AOD)具有超快的扫描速度、较宽的布拉格带宽以及大范围的偏转角度等优点,可以及时地改变光镊的位置,因此是获得无缺陷原子阵列的重要工具,在量子计算与模拟中具有重要的作用。但是,当声光偏转器输入含有多频率成分的信号时,会出现频率之间相互调制,导致衍射效率降低,出现不需要的衍射光且得到的衍射光强度分布不均匀等问题。基于此,对多个频率之间的相互调制过程进行了分析,通过对模型的计算分析得到了抑制频率互调的相位条件,并通过实验进行验证,再进行强度优化后得到强度分布相对均匀的光镊阵列。之后对互调过程进行仿真模拟,仿真结果显示与实验测量结果基本符合。对光镊阵列的参数测试显示,聚焦光镊的腰斑为1.5μm,现有实验光路可获得间距3μm的22×22的光镊阵列,满足中性原子阵列的实验需求。     

多光束入射拓展声光偏转器带宽的研究

通过讨论声光偏转器的布拉格衍射带宽,分析其不同入射角度下的衍射效率分布,提出使用多束特定角度的平行光入射声光偏转器,从而拓展声光偏转器带宽.对磷化镓晶体进行的仿真计算表明,使用五束光入射时,带宽从40MHz增加到152MHz以上,带宽内衍射效率的标准差从0.1131减小到0.0387.     

磷化镓声光偏转器

该文介绍了一种利用磷化镓(GaP)晶体制作的宽带声光偏转器。该器件采用准超声跟踪结构设计,大幅提高了换能器工作的总长度,实现了带宽与衍射效率的合理兼顾。制作出声光偏转器样品3dB带宽达900MHz,峰值衍射效率达8%@1W,衍射光在声光介质外的动态扫描角为5.2°。在试验过程中发现了异常现象,在1级衍射光斑与2级衍射之间出现了多余的衍射光斑("假点"),形成的机理还有待研究。     

频谱仪快速测定窄线宽激光器线宽

针对传统光谱仪和F-P 干涉仪分辨率不能满足窄线宽激光器线宽的测量要求, 基于延时自外差法搭建测试平台.设置频谱分析仪分辨率参数抑制噪声实验, 通过使用20 km 延时光纤、80 MHz声光移频器和50:50 光纤耦合器, 通过光电探测器实现光电转换并利用频谱分析仪分析测试信号.对频谱分析仪分辨带宽RBW 和视觉带宽VBW 以及扫频范围(Scan Range)进行优化设置, 在不降低测试灵敏度的情况下, 将重叠信号分辨开, 使其不会过多滤掉高频成分而失真并对线宽功率谱峰值进行洛伦兹曲线拟合.最后得到了1 550 nm 波长可调谐光纤激光器(1 520~1 570 nm)的线宽值约为161 kHz, 为频谱仪的参数优化设置及窄线宽激光器线宽标定提供了相关参考.     

单频激光宽频段频率和强度噪声测量技术

报道了一种mHz至MHz宽频段激光噪声的规范测量技术。通过研制基于迈克耳孙光纤干涉仪的相关延时自外差频率噪声测量装置和具有定标功能的光外差拍频测量装置,结合频谱分析仪和快速傅里叶变换分析仪等标准仪器,规范地测量出了单频激光在mHz至MHz宽频段内的频率和强度噪声特性,并验证了测量结果的准确性。该测量技术有望应用于引力波探测和精密测量等应用中的激光噪声评估。     

一种单能高斯峰解析方法

针对核能谱解析中,单能峰会受到低能拖尾和高能拖尾的影响,给出了先根据单能峰半高宽读数值来确定数据拟合窗,再运用快速迭代算法进行高斯函数拟合的方法。文中先进行了含噪高斯信号拟合实验,然后在实测X荧光能谱中对不同含量的单能峰进行快速高斯拟合应用。实验表明,本方法对高含量核素的单能峰拟合效果良好,对高背景低含量核素的单能峰需先进行平滑处理再做拟合。     

延时自外差法线宽测量误差分析仿真及修正

讨论了移频延时自外差探测的基本原理,并对外差得到的功率谱进行了公式推导。在此基础上,对外差测量中出现的测量误差进行分析,同时设计了自外差测量实验装置进行实验对比,确定了由于延时线长度不够导致的线宽测量误差来源是因为延时时间短导致幂指数函数项波动加剧造成的;同时针对外差信号频谱为洛仑兹型和类高斯型的混合谱型,在高斯功率谱密度函数的基础上,对延时时间和1/f谱宽的影响进行了仿真计算,采用Voigt分析,提取出1/f导致的测量误差,提高了线宽测量的精度。以高斯谱宽4.5 kHz的谱型为例,对应的洛仑兹线宽约为0.68 kHz,提高了一个数量级的测量精度。     

多普勒天气雷达发射机相位噪声的测量

应用调制理论分析了射频脉冲信号受寄生调制的影响而产生的边带相位噪声，提供了相位噪声测量的理论和实际应用技术，介绍了测量发射机相位噪声的概念和方法。分析时包括用Woodword注记法表示的脉冲频谱的背景分析以及噪声边带对探测目标的影响。具体提出了直接用分辨率比较高的高性能频谱分析仪测量发射机的相位噪声是可行的，最后给出了某型S波段脉冲多普勒天气雷达发射机相位噪声的测试结果。     

基于声光效应的声光器件特性研究

构建了声光效应实验装置,对Bragg衍射时声光器件的调制、偏转、带宽和中心频率特性进行实验研究,进一步利用Origin软件对实验中得到的关系曲线进行理论模拟。结果证明,入射激光穿过声波传播后的光学媒质时会产生多级衍射。在适当的设计条件下,一级衍射光会有最高的衍射效率。一级衍射光的偏射角与声波的频率成正比,衍射波强度随声波功率变化而变化。该研究不仅为声光效应实验提供更完备的理论参考,更为声光器件的实际应用研究提供了可靠依据。     

Anisotropic acousto-optic diffraction as a method to measure and control the angular spectrum of laser radiation

The features of the anisotropic acousto-optic Bragg diffraction in paratellurite related to the measurement and control of the angular spectrum of monochromatic optical radiation are analyzed. We consider the diffraction configuration in which a narrow angular component whose position is determined by the frequency of acoustic wave is deflected from the divergent optical beam. The angular spectrum of optical radiation can be measured using variations in the acoustic frequency. It is demonstrated that such a configuration can be used for the measurement of the angular spectrum of light and for the formation of the desired angular distribution.     

信噪比对DIMM法测量大气相干长度的影响

在大气相干长度r0的测量中,相同的仪器和数据处理方法,不同的信噪比对实验测得结果有较大影响。通过分析实测中的噪声模型,利用matlab仿真,保持信号光强度不变,在光斑图像上添加高斯噪声,改变图像的信噪比。以不含背景时的光斑图像求得的r0作真值,分别求出不同信噪比下r0对真值的相对偏差。发现当信噪比小于5时,相对偏差大幅增加。在相同信噪比下,采用不同的背景处理方法,发现减去平均背景后,剩下的高斯噪声对质心位置的影响很小。在不同信噪比下,减1倍平均背景及0.6倍背景起伏标准差后相对偏差整体表现最小。     

Miniature Nd:YAG lasers: noise and modulation characteristics

The frequency and intensity noise spectra, as well as the frequency modulation (FM) response, of 1320-nm laser-diode-pumped miniature Nd:YAG ring lasers have been measured. The frequency noise spectrum has a resonance peak at the relaxation oscillation frequency of the laser (between 123 and 150 kHz) and is flat beyond 200 kHz with a spectral density of 613 rad²-Hz, much smaller than that of semiconductor lasers; the corresponding laser linewidth is less than 49 Hz. The relative intensity noise is -140 dB/Hz at the valley and has a resonance peak at the relaxation oscillation frequency of the laser. The FM response is flat from DC to 110 kHz and is in the 0.65-3 MHz/V range; the modulation frequency is limited by the relaxation oscillation frequency of the laser