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激光诱导掺铪同成分铌酸锂晶体优先畴成核

光学学报 2010年第8期30卷 2355-2360页

作者：侯培培职亚楠刘立人中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光通信及检验技术重点实验室上海201800

研究了514nm可见激光诱导掺铪摩尔分数为3%同成分铌酸锂晶体优先畴成核。利用数字全息干涉术实时记录监测激光诱导优先畴成核过程,再现了该过程中晶体内诱导区域相位分布的变化,通过测量证实成核场随诱导光强的增强呈指数减小。在实验... 详细信息

研究了514nm可见激光诱导掺铪摩尔分数为3%同成分铌酸锂晶体优先畴成核。利用数字全息干涉术实时记录监测激光诱导优先畴成核过程,再现了该过程中晶体内诱导区域相位分布的变化,通过测量证实成核场随诱导光强的增强呈指数减小。在实验基础上提出诱导过程中出现的沿Z方向的空间电荷场对激光诱导优先畴成核有着非常重要的影响,并给出了激光诱导铌酸锂晶体优先畴成核定性的物理模型。不仅能够为激光诱导晶体铁电畴工程的优化提供重要信息,而且能够为激光诱导铌酸锂晶体优先畴成核机制的研究提供重要实验依据。

关键词：激光诱导优先畴成核数字全息干涉术掺铪同成分铌酸锂晶体空间电荷场光生伏打效应

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晶体双折射自由空间2×490°光学桥接器

光学学报 2010年第12期30卷 3413-3418页

作者：侯培培周煜职亚楠孙建锋刘立人中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光通信及检验技术重点实验室上海201800

设计和制作了基于晶体双折射的自由空间90°光学桥接器,用于在空间相干激光通信接收机中实现信号光束和本机振荡光束的混合并产生90°相移四通道合成光束输出,实现空间2×490°桥接,以进一步进行光电变换及信号解调和锁相。研制的晶体... 详细信息

设计和制作了基于晶体双折射的自由空间90°光学桥接器,用于在空间相干激光通信接收机中实现信号光束和本机振荡光束的混合并产生90°相移四通道合成光束输出,实现空间2×490°桥接,以进一步进行光电变换及信号解调和锁相。研制的晶体双折射2×490°光学桥接器由四块结构相同的双折射平板,一块相位延迟平板和一块检偏双折射平板组成。外差测量证明晶体双折射2×490°光学桥接器运行准确有效,性能稳定可靠,并给出了相位补偿和进一步的优化方案。晶体双折射自由空间光学桥接器适用于自由空间相干激光通信,对于未来星载激光通信终端实现小型化、轻量化、低功耗和高码率具有实际意义。

关键词：自由空间相干激光通信系统 90°光学桥接器相干接收相位补偿双折射晶体

基于Crossbar电光开关网络的偏振结构自由空间全光路由器

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光学学报 2013年第9期33卷 47-53页

作者：许俊职亚楠侯培培孙建锋周煜刘立人中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光通信及检测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

设计了一种基于crossbar电光开关网络的偏振结构广义无阻塞自由空间全光路由器,利用电光晶体开关作为入射光束的偏振控制器,偏振分束棱镜作为分束元件,提出自由空间2×2和3×3全光路由器的基本结构,能够实现自由空间2×2和3×3全光路由... 详细信息

设计了一种基于crossbar电光开关网络的偏振结构广义无阻塞自由空间全光路由器,利用电光晶体开关作为入射光束的偏振控制器,偏振分束棱镜作为分束元件,提出自由空间2×2和3×3全光路由器的基本结构,能够实现自由空间2×2和3×3全光路由器的任意通道的广义无阻塞连接,并可以实现N×N全光路由器的拓展。这种自由空间全光路由器具有结构简单、插入损耗低、响应速度快、无阻塞等优点,可以实现实时可编程控制,适用于空天全光路由组网。对自由空间2×2全光路由器进行了实验验证,实现了2×2光互连,消光比达到27dB,最大插入损耗约为0.73dB。

关键词：光通信自由空间全光路由器电光开关偏振分束棱镜无阻塞连接 crossbar电光开关网络

利用光声效应的粉煤灰中未燃烧碳的含量检测仪器的研制

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利用光声效应的粉煤灰中未燃烧碳的含量检测仪器的研制

作者：职亚楠郑州大学

学位级别：硕士

粉煤灰是燃煤火力发电厂电力生产中煤粉燃烧的排出物。一方面，由于粉煤灰中未燃烧的碳的含量直接影响粉煤灰的性质，测量粉煤灰中未燃烧的碳的含量就成为粉煤灰综合利用中的一个重要环节;另一方面，检测粉煤灰中未燃烧碳的含量是评价... 详细信息

粉煤灰是燃煤火力发电厂电力生产中煤粉燃烧的排出物。一方面，由于粉煤灰中未燃烧的碳的含量直接影响粉煤灰的性质，测量粉煤灰中未燃烧的碳的含量就成为粉煤灰综合利用中的一个重要环节;另一方面，检测粉煤灰中未燃烧碳的含量是评价火力发电厂燃煤锅炉中煤的燃烧效率的重要参考指标，对于能源节约和环境保护也有着十分重要的意义。通常，人们采用“烧失法”(LOI)和热解重量分析法(TGA)来测量粉煤灰中未燃烧的碳的含量。烧失法本身存在较大的系统误差，无法实现准确测量，而且要求高温环境，操作工作繁琐。热解重量分析法(TGA)是比较精确的检测粉煤灰中的碳含量的方法，但是检测过程操作复杂，仪器价格昂贵，不易推广使用。一直以来，人们都在寻求一种简便廉价而且有较高精度的新型碳含量检测仪器。光声效应是一种光与物质的相互作用过程，是物质吸收光能后转换成声能的物理过程。粉煤灰光声效应的产生源于粉煤灰材料对入射调制光能量的吸收。粉煤灰吸收了入射调制辐射能量，部分能量以热能的形式传给周围气体，引起温度场的微小变化，从而产生周期性的气体热扩散。这种周期性的气体热扩散会在光声池中产生周期性的压力振动，并且在空气柱中传播。高灵敏度的微音器可以检测到产生的光声信号。应用光声效应来检测粉煤灰中碳的含量是一种全新的碳检测技术。我们研制出一套应用光声效应的检测仪器来测量粉煤灰中未燃烧碳的含量，同时总结出一套简便实用的测量方法。实践证明，利用光声效应检测粉煤灰中未燃烧的碳的含量是可行的，我们设计的检测仪和测量方法有着操作简便、价格低廉、可实现自动化、具有一定的精度以及受粉煤灰中其他成分影响小的优点，相信在未来有很大的发展潜力。本论文的主要内容如下： 1．简述了光声技术的发展、特点和应用。 2．叙述了粉煤灰中光声效应的基本原理，包括粉煤灰的物理化学性质、固体中的光声效应理论等部分。重点介绍了固体中光声效应的R—G理论模型，分析了光声信号的产生与饱和机理。 3．完成了全部电路的设计和制作，包括滤波放大电路、直流稳压电源电路和激郑州大学硕士学位论文摘要励源电路。4.采用ACL8112数据采集卡采集光声信号，然后对其进行软件处理。5.对粉煤灰中碳含量的光声效应测量进行了实验研究，包括光声实验设备的研制、粉煤灰样品的制备、实验结果与讨论等部分

关键词：光声效应粉煤灰未燃烧的碳碳含量检测仪数据采集滤波放大电路

大视场接收合成孔径激光成像雷达探测能力分析

同方学位论文库评论

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光学学报 2013年第7期33卷 287-292页

作者：卢栋孙建锋周煜职亚楠马小平刘立人中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光通信及检测技术重点实验室上海201800

传统的合成孔径激光成像雷达外差接收天线结构,系统的视场角和有效孔径面积总是服从反相关关系,单方面提高其中一项并不能改善最终信噪比。从接收视场角、信号光可探测能力及系统的信噪比3个方面分析讨论了传统的望远镜接收、透镜接收... 详细信息

传统的合成孔径激光成像雷达外差接收天线结构,系统的视场角和有效孔径面积总是服从反相关关系,单方面提高其中一项并不能改善最终信噪比。从接收视场角、信号光可探测能力及系统的信噪比3个方面分析讨论了传统的望远镜接收、透镜接收及望远镜自差接收3种典型外差接收结构的优劣。结果表明,透镜-单探测器接收结构能增大系统的接收视场,降低发射信号功率,但无法改善最终信噪比;透镜-N阵列元的阵列探测器接收结构能保证较大接收视场和较强的探测能力,相对单探测器接收结构发射功率可降低为1/N,信噪比可提高槡N倍,比传统的望远镜及透镜接收结构有明显的视场大、口径大的探测优势。实验结果与Siegman光学外差接收天线理论吻合,研究结论也为其他光子极限外差探测系统相关参数的选定提供了参考。

关键词：光电子学光学外差接收视场角信噪比阵列探测

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高速电光晶体开关阵列数字光束扫描器

光学学报 2010年第12期30卷 3430-3434页

作者：职亚楠闫爱民舒嵘孙建锋周煜刘立人中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光通信及检验技术重点实验室上海201800 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

研制了高速电光晶体开关阵列数字光束扫描器。光束扫描器由电光分束单元和偏转棱镜阵列构成。电光分束单元是通过铌酸锂电光开关与偏振分光棱镜的组合实现。电光分束单元按照多级级联和空间组合构成3×3矩形光束扫描阵列。光束扫描阵列... 详细信息

研制了高速电光晶体开关阵列数字光束扫描器。光束扫描器由电光分束单元和偏转棱镜阵列构成。电光分束单元是通过铌酸锂电光开关与偏振分光棱镜的组合实现。电光分束单元按照多级级联和空间组合构成3×3矩形光束扫描阵列。光束扫描阵列后加棱镜阵列使光束产生需要的角度偏转,可以实现远场大范围光束阵列扫描。同时可以实现激光光束扫描和跟踪的实时可编程控制。系统的实验研究表明光束扫描器的设计参数与实验测量结果吻合。

关键词：光通信电光晶体开关阵列数字光束扫描器电光分束单元偏转棱镜阵列扫描阵列

DPSK调制／自差动零差相干探测技术克服星地激光通信中大气湍流效应的研究

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光学学报 2013年第7期33卷 93-100页

作者：马小平孙建锋职亚楠鲁伟刘立人许倩卢栋中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光通信与检验技术重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

在星地激光通信中,大气湍流影响光接收波面,增加通信误码率。采用差分相移键控(DPSK)体制,通过当前码元信号光与延时1bit的码元信号光干涉得到数据信息。在高码率通信的情况下,由于大气扰动对前后码元信号光的波面影响基本相同,可以通... 详细信息

在星地激光通信中,大气湍流影响光接收波面,增加通信误码率。采用差分相移键控(DPSK)体制,通过当前码元信号光与延时1bit的码元信号光干涉得到数据信息。在高码率通信的情况下,由于大气扰动对前后码元信号光的波面影响基本相同,可以通过干涉时波面相位相减得到差分信息。在此基础上,用菲涅耳衍射理论,分析入射光信号在自由空间差分干涉结构中的衍射传输过程。数值模拟仿真过程中,模拟探测波前像差对干涉系统性能的影响,通过对探测端零差效率的分析,验证了自由空间差分干涉结构解调光信号可以在一定程度上克服大气湍流效应对光信号相位信息的扰动。从理论上给出了自由空间差分干涉结构解调光信号的使用条件和结论。

关键词：光通信差分相移键控波前像差相干对比度零差效率

Experimental research of circular incoherently synthetic aperture imaging ladar using chirped-laser and heterodyne detection

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Chinese Optics Letters 2012年第9期10卷 30-34页

作者：严毅孙建锋金晓峰周煜职亚楠刘立人 Key Laboratory of Space Laser Communication and Testing Technology Shanghai Institute of Optics and Fine MechanicsChinese Academy of Sciences

Synthetic aperture imaging ladar （SAIL） technique belongs fully coherent processing in both the time domain and space domain and has a rather high implement difficulty. To solve this problem, the concept of circular incoherently SAIL is introduced. A speckle version image of a two-dimensional （2D） letter ＇E＇ target is reconstructed from E-field projection data detected by a circular incoherently SAIL system. The experimental system is constructed by three subsystems using chirped-pulse laser as the light source and heterodyne detection to get the range information of the target. The reconstruction of the image and the noise effect are also discussed in detail.

关键词： Computerized tomography Heterodyning Image reconstruction Light sources Synthetic apertures Time domain analysis

菲涅耳望远镜合成孔径激光成像雷达实验室验证

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光学学报 2012年第5期32卷 270-275页

作者：戴恩文孙建锋闫爱民职亚楠周煜吴亚鹏刘立人中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光通信和检验技术重点实验室上海201800

对菲涅耳望远镜合成孔径激光成像雷达进行了实验室尺度条件下的原理验证实验。实验中利用不同曲率半径、垂直正交偏振的两个球面波通过二维(2D)扫描方式照明远距离处的目标,接收望远镜接收到的目标回波经过偏振分光镜分成两束作为信号... 详细信息

对菲涅耳望远镜合成孔径激光成像雷达进行了实验室尺度条件下的原理验证实验。实验中利用不同曲率半径、垂直正交偏振的两个球面波通过二维(2D)扫描方式照明远距离处的目标,接收望远镜接收到的目标回波经过偏振分光镜分成两束作为信号光和本振光进入2×4 90°桥接器,桥接器输出的四路光信号被两个平衡探测器接收,平衡探测器输出电信号经模数转换后经过复数化、两维相位二次项匹配滤波算法处理后可以重构出目标图像。对4.3m处点目标和2D面目标进行了成像实验,取得了具有良好成像分辨率和对比度且带有散斑效应的预期成像结果,证明了该合成成像激光雷达概念的正确性。

关键词：遥感合成孔径激光成像雷达菲涅耳望远镜光学桥接器平衡接收光束扫描匹配滤波