光束准直性对星间相干光通信外差效率的影响

以本振光为高斯光,信号光为艾里斑分布为前提,建立了空间相干光通信系统外差效率的理论模型.分别在信号光垂直入射和存在角失配入射的情况下,对外差效率进行了仿真分析.结果表明,当光敏感面半径与高斯光束腰半径之比为1.53,且高斯光束腰半径与系统F数之比为0.8时,能得到最佳的外差效率为83.3%;信号光与本振光在光敏感面混频时的非准直对外差效率的影响较大,随着失配角的增大外差效率逐渐降低,几毫弧度的失配将使外差效率减小到50%以下.     

基于阵列探测器的空间失配角匹配外差探测研究

空间失配角是影响外差探测的主要因素之一,很小的角度失配就会导致中频信号极为微弱。通过分析提出,外差信号的振幅可以视为探测器量子效率分布函数的傅里叶变换,基于此提出一种单元增益可调的阵列探测器接收方法。该方法通过设置阵列中探测单元的增益系数,使阵列有效量子效率分布函数的频谱特性匹配信号光与本振光形成的干涉光场,以此提高存在失配角时的中频信号的强度。通过对有效量子效率分布函数的调整,匹配不同角度入射的信号光,即可达到高速扫描探测的目的。     

CO2脉冲外差激光成像光学系统中高斯光束光路的设计

为提高CO_2脉冲外差激光成像光学系统的外差探测效率,在出射光为基模高斯光束的本振光路的设计中。根据光束经过光学系统的变换与传输特性,采用离焦式扩束望远系统,调节本振高斯光的束腰位置,使之与置于成像物镜焦平面的探测器的光敏面重合,实现高斯光束的本振光与从目标反射的平面波信号光位相的最佳匹配。     

光外差测量在无损探伤中的相位匹配

在光外差测量中，信号光与本振光的光程差、探测器的相对位置、探测器光敏面相对于激光光斑的大小和聚焦透镜的焦距，对系统的外差效率都有重要影响。针对光学外差无损探伤应用，计算分析了这4个因素对外差效率的影响。对外差效率的数值计算表明：系统外差效率随着光程差的增大而降低，探测器位置不同，此下降趋势不同；探测器相对位置和探测器光敏面大小则具有最佳值；聚焦透镜对外差效率有很大的影响，其焦距只能在一个很窄的范围内选择，被测目标物体与测量系统中透镜的距离越近，此选择范围越窄。根据理论计算所设计的超声外差探伤系统，外差效率可达0．965。系统用于由脉冲激励超声工件的内部探伤，观察到距离1555mm处钢管微小裂缝的超声反射信号。     

CO2激光脉冲外差信号偏振匹配研究

设计一个CO2激光脉冲外差中的脉冲信号光和连续本振光偏振匹配研究实验，从理论和实验上，分析了偏振态匹配程度对脉冲外差信号的影响，当两束光严重失配时，不仅降低脉冲外差效率，而且还将导致激光脉冲畸变，产生很强的连续波外差背景噪声，抑制脉宽内外差信号。     

激光外差探测中准直失配问题的研究

应用数值模拟的方法研究了信号光场分布为艾里函数,本振光场分布为高斯分布的激光外差探测过程中准直失配角对激光外差探测混频效率的影响;分析了基于艾里斑原理的接收光学系统抑制准直失配对混频效率影响的优缺点;提出了一种能够有效减小准直失配角对混频效率影响的信号接收技术——阵列探测器匹配接收技术。仿真结果表明这一匹配接收方法能够有效提高准直失配情况下的光电流的输出强度和混频效率,并能够有效提高接收机的视场。     

CO2激光脉冲外差探测一阶统计特性分析

从分析高斯本振光和爱里信号回波互相干函数 (或外差量子效率 )一阶统计量入手 ,推导出CO2 激光脉冲外差探测振幅、位相和波矢空间夹角匹配条件 ,其外差量子效率的最大理论值为 0 82。在离焦失准状态下 (即球像差 ) ,两束光的位相差主要由高斯本振光波前弯曲决定 ,并因此导致外差量子效率的降低。     

相干激光雷达中光学天线与探测器光敏面的最佳匹配关系

在相干激光雷达中,本振光和信号光的物理模型一般为均匀光束-艾里斑或高斯光束-艾里斑.在均匀光束-艾里斑模型下,如果光学天线的有效孔径和有效焦距已知,则探测器光敏面半径应该按光学系统衍射极限光斑半径的0.79倍设计,这时系统外差效率的最佳理论值约为71%.在高斯光束-艾里斑模型下,探测器光敏面半径应按光学系统衍射极限光斑半径的0.63倍设计,这时系统外差效率的最佳理论值保持在81%左右.     

外差探测系统的相位匹配研究

从外差探测系统设计的基本要求出发.分析本振光与信号光的相位匹配技术.表明当目标回波聚焦像斑与本振光聚焦腰斑不重合时,像斑大小直接影响信号幅度,波长越短,相位匹配越困难.系统发射的探测光束发散角较大时,信噪比较差,且光束扫过点目标可能出现条纹状信号过程.分析所得主要结论得到了实验验证.     

本振功率对目标微动激光平衡外差探测的影响研究

面向远距离目标微多普勒效应的探测,建立了本振光功率变化对激光平衡外差探测回波信噪比影响的数学模型,并进行了仿真分析。通过搭建的1 550 nm激光平衡外差探测实验平台测试了由于本振功率变化对于目标微多普勒特征提取效果的影响。研究结果表明,对于平衡外差探测,由于两光电探测器量子效率不可能完全匹配,考虑到散粒噪声、热噪声和本振相对强度噪声的影响,将存在一个最佳本振功率值使探测信噪比达到最大。当选取该本振功率进行探测时,获得的目标微多普勒特征可读性更强,提取误差更小。     

马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪非线性误差分析

马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪是一种重要的光偏振态实时测量技术。为了提高测量系统的精度、降低误差,采用外差干涉光路分析和数值模拟的方法,理论推导了透射式马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪光路的误差公式。结果表明,光源偏振的椭圆化程度,偏振分光棱镜消偏比及倾斜都能引起测量误差;同误差参量下待测光束不同的椭偏比和s,p分量相位差得到的测量误差不同;马赫-曾德尔外差干涉仪的误差结果与迈克尔逊外差干涉仪相近。     

光斑尺寸偏差和光轴偏转对空间光混频器混频效率的影响分析

研究了光学元件装调加工误差引起的光斑尺寸和光轴偏转对空间光混频器混频效率的影响。推导了高斯模型下的光混频效率表达式,得到当光斑尺寸与靶面尺寸的比例为0.64时,混频效率最高。在此基础上推导了光斑尺寸偏差、光轴偏转与光混频效率的表达式。并进行仿真分析,得到光斑尺寸偏差、光轴偏转与光混频效率变化曲线。当混频效率大于10%时,光斑尺寸偏差范围为-42~250 m,光轴偏转范围为203 rad。通过计算光斑尺寸偏差和光轴偏转综合误差发现,调整光斑尺寸偏差可以改善光轴偏转带来的混频效率恶化。进一步搭建空间光混频器影响因素实验平台,进行了三种光斑尺寸偏差下光混频效率随光轴偏转变化的实验。实验所测曲线与仿真结果趋势一致,受实验器件插入损耗的影响,实验值略低于仿真值。所得影响规律为空间光混频器设计、装调和加工提供了一定参考。     

激光外差干涉中声光器件非互易特性研究

针对声光器件存在的非互易现象导致光强衰减影响衍射效率并降低激光外差干涉效率的问题,进行了一种基于声光驱动100MHz时声光器件非互易效应对激光外差干涉影响的研究。以光束衍射实验为主体,结合光阑、TeOa晶体对声光器件非互易值进行测量,利用光功率计获得测量过程中的器件非互易数值,在不同驱动频率下分析衍射效率分布情况;并利...     

湍流大气中光外差接收中频信号电流几率分布特性

给出晴空大气湍流中光外差接收系统接收中频信号电流几率密度函数的表达式。分析了光外差系统在本振散粒噪声限下,中频信号振幅为对数正态分布,相位为高斯相位扰动时,中频信号电流的几率分布特性,并进行了数值计算。     

伪随机序列调制的激光外差探测

在激光外差探测中,为了增强在频谱密度上对多普勒频移峰值的识别能力,提升对目标的探测概率,提出一种采用伪随机序列对连续激光进行调制的外差探测方法.应用伪随机序列的M序列码对发射激光和本振光同时进行频率调制,接收信号光和经时间延迟后的本振光相干叠加形成拍频信号.其特点是二进制码调制同时作用于发射信号光和本振光,使外差信号频...