选择性平均的φ-OTDR分布式光纤扰动传感系统阈值算法

阈值的准确设定是有效降低-OTDR分布式光纤扰动传感系统误报和漏报率的关键。针对该问题,提出了一种基于选择性平均的-OTDR分布式光纤扰动传感系统阈值算法,采用相关差值预挑选的方式确定信号模板,进行阈值模板匹配。理论和实验研究表明:提出的选择性平均阈值算法,能够更有效设定阈值,提高信噪比,降低-OTDR分布式光纤扰动传感系统的误报和漏报率,与直接平均和移动平均阈值算法相比,所提出的选择性平均阈值算法将误报率分别降低了5%和3%,漏报率均降低了2%;信噪比分别提升了2.55 dB、1.1 dB。所提出的算法有助于提高-OTDR分布式光纤扰动传感系统在实际应用中可靠性。     

全光纤同带泵浦宽带掺镱超荧光光纤光源的实验研究

采用自制的1018 nm光纤激光器做泵浦源,建立了全光纤同带泵浦的宽带掺镱超荧光光纤光源实验系统,首次利用同带泵浦对单程前向结构的超荧光产生进行了深入的实验研究。研究结果表明:基于同带泵浦的掺镱超荧光光源的斜率效率高达88%,半极大全宽度（Full Width at HalfMaximum,FWHM）最宽可以达到14.81 nm。掺镱光纤长度的改变,将影响超荧光光源的最大输出功率、斜率效率及中心波长,随着掺镱光纤长度的增加,最大输出功率和斜率效率下降,中心波长红移。固定光纤长度,改变泵浦功率,随着泵浦功率的增加,超荧光的最大功率和FWHM增加,光谱中心波长偏移很小。在掺镱光纤长度为5.7 m时,超荧光光源的最宽FWHM为14.81 nm,斜率效率在80.3%以上,输出功率的波动小于1%,没有驰豫振荡出现。     

基于SVM算法的φ-OTDR分布式光纤扰动传感系统模式识别研究

针对相位敏感光时域反射计（-OTDR）分布式光纤扰动传感系统对扰动事件进行有效判别和识别的问题,提出一种基于支持向量机（SVM）的扰动判别和扰动模式识别的方法。通过提取信号时域和频域的平均值、方差、均方差以及信号功率特征,利用二叉树结构建立基于SVM算法的分类器,对扰动进行判别并对扰动模式进行识别。根据传感信号的特征,通过分类器I在对有无扰动信号进行判别的基础上,进一步对有扰动信号利用分类器对扰动事件的模式进行识别。通过实验对所提出的方法进行验证,对600组实验数据进行扰动判别和模式识别,正确的扰动判别率在96%以上,漏报率和误报率在4%以下;正确的模式识别率均在94%以上。     

基于紧凑十字阵列的角度无关的宽带太赫兹带阻滤波器

介绍了一种可以在一些特殊的频率选择表面上激发额外的反对称模式的紧凑阵列设计. 基于这种设计,本文提出了一种角度无关的宽带太赫兹（THz）带阻滤波器. 紧凑十字架阵列由两层十字架金属阵列组成,其中第二层金属十字架的中心与第一层四个金属十字架单元的中心对齐. 数值结果显示紧凑阵列可以激发出一种额外的谐振模式. 与传统的周期设计相比,基于紧凑阵列的滤波器在带宽、通带平坦度和阻带衰减均有很大的性能提升. 提出的滤波器具有良好的滤波能力,其在1.2 THz的中心频率处具有0.75 THz的10 dB带宽且在0°~60°的范围内对角度不敏感. 此外,紧凑阵列可以被拓展运用到多种不同的结构,如耶路撒冷十字架结构,I型以及II型等结构.     

我校“数字逻辑与系统”课程的总体改革和实践

数字领域新技术、新概念、新方法的不断涌现,使数字技术基础课的教学内容发生变化,这些变化要求教学方法亦有革命性变革。本文简要介绍了我校8年来对数字逻辑与系统课程的教学内容、教学方法、教学手段的改革实践。     

布拉格光纤色散特性的研究

布拉格光纤是由在径向折射率呈周期分布的多层介质圆环构成的一种光纤。由于多层的几何结构特征，布拉格光纤表现出与普通光纤不同的色散特性。引入等效折射率法(EIM)结合多层光波导理论来分析布拉格光纤，对于布拉格光纤的色散特性进行了深入的分析，得到了布拉格光纤色散的比例性质(scaling properties)，并举例说明利用波导色散与结构参量的关系，通过调整布拉格光纤的结构参量，灵活地设计其色散特性。     

光子晶体光纤的Galerkin算法

光子晶体光纤(PCF)是由石英和空气孔构成的二维周期性介电常数分布的微结构光纤，人们已经提出了一些理论方法用于其模式特征的研究。以全反射光子晶体光纤为例。将其折射率结构分解为一个纯粹的中心缺陷结构和一个完美二维光子晶体的叠加，并分别选取厄米-高斯函数和余弦函数对其周期性折射率展开；同时将横向电场分布的x，y分量用正交归一化厄米-高斯(Hermite-Gauss)函数展开。从电磁场的波动方程出发，忽略横向电场之间的耦合。根据折射率和电场的展开式。得到关于各展开系数的矩阵和模式的特征方程。特征方程中涉及的各矩阵元素都可以利用厄米-高斯函数的正交归一化性质及其他一些恒等式解析求得。求解该特征方程，可得到光子晶体光纤的传播常数和模场分布。利用此算法，可以进一步研究光子晶体光纤的模式特性、色散特性、偏振特性等。     

基于Contourlet变换和压缩感知的实际光子晶体光纤光

为了准确估计实际光子晶体光纤（photonic crystal fibers,PCFs）的光特性,提出一种基于Contourlet变换的压缩感知重建方法来重建实际PCFs的截面,进而对实际PCFs的光特性进行快速评估。结合全变差去噪方法,对经典图像、商用大模场面积PCF和保偏PCF的光特性进行评估,结果表明,提出的方法可以有效保留PCFs截面空气孔多尺度多方向的特征,光特性的评估结果与产品参数相吻合。这也是目前首次将基于Contourlet变换的压缩感知应用于PCFs的光特性估计,研究工作为实际PCFs光特性的快速准确估计提供了有效的手段。     

结合全变差和小波变换的PCF光特性评估方法

为了更准确、快速评估实际光子晶体光纤的光特性,提出了一种基于全变差和小波变换的实际光子晶体光纤光特性评估方法。建立了在小波变换域上的全变差模型,利用Bregman算法进行迭代运算,有效地滤除光子晶体光纤截面图像的噪声,并保持截面图像空气孔的边缘结构,进而结合有限元方法,实现实际光子晶体光纤的光特性的准确快速评估。通过对商用及自制光子晶体光纤的特性评估,验证了所提出方法的有效性。文中所提出的方法结合了全变差和小波变换的优点,可以有效去除吉布斯现象和阶梯效应的影响,提高了光子晶体光纤光特性评估的精度。     

基于空间域差分的φ-OTDR光纤分布式扰动传感器定位方法研究

针对-OTDR光纤分布式扰动传感器偏振衰落导致漏报的问题,提出了一种基于空间域差分的定位方法。在不增加光路器件的情况下,在空间域对探测光强进行差分处理,与现有时域定位方法相结合,通过在时域和空间域分别设置报警阈值,可以有效抑制偏振衰落导致的漏报。对提出的定位方法进行了实验验证,在空间分辨率为50 m、光纤长度为25.05 km的条件下进行多次实验测试,与现有单一时域定位方法相比,漏报率从18.5%降低到2%,报警准确率从76%提高至89%。该研究工作可以为优化和提高-OTDR光纤分布式扰动传感器在实际应用中的技术性能提供理论指导和技术参考。