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热电制冷器不同的混沌激光器驱动电路设计

深圳大学学报（理工版） 2019年第5期36卷 544-550页

作者：于小雨王兴张建忠张明江乔丽君王涛太原理工大学新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室山西太原030024 太原理工大学物理与光电工程学院光电工程研究所山西太原030024

在前期设计电路的基础上,对具有不同型号热电制冷器(thermoelectric cooler,TEC)混沌激光器的温度和驱动电流控制电路进行优化,实现对不同型号TEC混沌激光器的温度及电流的有效控制,输出到TEC端的最大电压调节范围为0~3.3 V,输出电流稳... 详细信息

在前期设计电路的基础上,对具有不同型号热电制冷器(thermoelectric cooler,TEC)混沌激光器的温度和驱动电流控制电路进行优化,实现对不同型号TEC混沌激光器的温度及电流的有效控制,输出到TEC端的最大电压调节范围为0~3.3 V,输出电流稳定度在0.02%以内,输出波长波动稳定在9 pm以内.与Newport驱动源相比,本设计将光发射次模块激光器输出波长的归一化均方差从0.004 4降至0.002 0,控制稳定性得到明显提高.

关键词：非线性光学不同型号热电制冷器温度控制电流稳定度 TEC端最大电压输出波长

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布里渊光相干域分析技术研究进展

中国激光 2021年第1期48卷 1-24页

作者：胡鑫鑫王亚辉赵乐张倩张明江张建忠乔丽君王涛高少华太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室山西太原030024 太原理工大学物理与光电工程学院山西太原030024

布里渊光相干域分析(BOCDA)技术可以实现长传感距离、高空间分辨率和高速的分布式温度或应变传感,在大型结构健康监测、现代工业等领域具有广阔的应用前景。分别综述了正弦频率调制型BOCDA、相位调制型BOCDA和宽带光源型BOCDA近年来的... 详细信息

布里渊光相干域分析(BOCDA)技术可以实现长传感距离、高空间分辨率和高速的分布式温度或应变传感,在大型结构健康监测、现代工业等领域具有广阔的应用前景。分别综述了正弦频率调制型BOCDA、相位调制型BOCDA和宽带光源型BOCDA近年来的研究进展,其中宽带光源型BOCDA包括基于放大自发辐射的BOCDA和本课题组提出的混沌激光BOCDA。对比了这些技术的优缺点,分析了BOCDA系统的性能,并对BOCDA技术的发展前景进行了展望。

关键词：光纤光学光纤传感器布里渊散射布里渊光相干域分析分布式光纤传感

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混沌布里渊光相关域分析技术进展

激光与光电子学进展 2021年第13期58卷 148-164页

作者：王亚辉赵乐张倩乔丽君王涛张建忠张明江太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室山西太原030024 太原理工大学物理与光电工程学院山西太原030024

分布式光纤传感技术已广泛应用于基础设施的健康监测、军事国防安全等领域,长距离高空间分辨率的混沌布里渊光相关域分析(chaotic BOCDA)技术具有广阔的发展和应用前景。Chaotic BOCDA以类噪声、宽频带、宽光谱的混沌激光为探测信号,分... 详细信息

分布式光纤传感技术已广泛应用于基础设施的健康监测、军事国防安全等领域,长距离高空间分辨率的混沌布里渊光相关域分析(chaotic BOCDA)技术具有广阔的发展和应用前景。Chaotic BOCDA以类噪声、宽频带、宽光谱的混沌激光为探测信号,分别利用其类δ函数特性拓展传感距离、利用自相关特性提高空间分辨率以及利用高斯型光谱特性获得本征展宽的布里渊增益谱。基于上述特性,分别综述了10.2 km长传感距离、3.5 mm高空间分辨率和1200με大范围动态应变监测的chaotic BOCDA系统。此外,还分析讨论了chaotic BOCDA技术的优缺点,并对其发展前景进行了展望。

关键词：光纤传感器混沌激光受激布里渊散射布里渊光相关域分析高空间分辨率

面向DVS振动信号识别率提升的特征选择算法研究

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红外与激光工程 2024年第8期53卷 228-238页

作者：马喆李玮哲张建忠李健王婷玉和祥杨滨远张明江太原理工大学物理与光电工程学院山西太原030024 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室山西太原030024

分布式光纤振动传感(Distributed Optic-fiber Vibration Sensing, DVS)系统可对振动信号实现分布式测量,在实际应用中通常采用模式识别算法对各种振动事件进行识别,然而目前模式识别特征大都固定冗余,不能充分展现振动信号的特性,导致... 详细信息

分布式光纤振动传感(Distributed Optic-fiber Vibration Sensing, DVS)系统可对振动信号实现分布式测量,在实际应用中通常采用模式识别算法对各种振动事件进行识别,然而目前模式识别特征大都固定冗余,不能充分展现振动信号的特性,导致误报率高的问题。针对上述问题,搭建了一套直接探测结构的DVS系统样机,并提出了基于模拟退火算法和Fisher Score算法相结合的混合式特征选择方法。首先使用Fisher Score算法选取合适的特征初始集合,再将Fisher Score嵌入模拟退火算法的新解产生环节中,实现对入侵振动信号的特征组合整体效果较好的选择。通过实验对算法性能进行验证,结果表明:该算法可以剔除冗余入侵振动信号特征,拥有较快的收敛速度,使系统的识别率由80.23%提升至94.46%。

关键词：分布式光纤振动传感特征提取模拟退火算法 Fisher Score算法

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基于线性调频脉冲的光纤分布式声波传感技术

激光与光电子学进展 2023年第11期60卷 14-33页

作者：马喆张明江江俊峰张建忠肖连团刘铁根太原理工大学电子信息与光学工程学院山西太原030024 太原理工大学物理学院山西太原030024 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室山西太原030024 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津大学光电信息技术教育部重点实验室天津300072 天津大学光纤传感研究所天津300072 天津市光纤传感工程中心天津300072

基于线性调频(LFM)脉冲的光纤分布式声波传感(DAS)技术采用同时具有连续波形和脉冲波形优势的LFM脉冲作为探测光,利用频移产生附加相位实现光纤应变导致相位补偿的原理进行传感。可实现光纤链路沿线声/振信号的定量波形恢复,具有响应速... 详细信息

基于线性调频(LFM)脉冲的光纤分布式声波传感(DAS)技术采用同时具有连续波形和脉冲波形优势的LFM脉冲作为探测光,利用频移产生附加相位实现光纤应变导致相位补偿的原理进行传感。可实现光纤链路沿线声/振信号的定量波形恢复,具有响应速度快、灵敏度高等特点,在地球物理学、线性基础设施监测等领域具有显著的优势和应用前景。论述基于LFM脉冲DAS技术的基本传感机理,概述传感距离、空间分辨率、频率响应与衰落噪声抑制等关键技术指标的研究进展,介绍DAS在典型应用中的进展,并对未来可能发展趋势进行探讨。

关键词：光纤光学分布式声波传感线性调频脉冲瑞利散射相位解调

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混沌激光布里渊散射的分布式光纤温度传感

深圳大学学报（理工版） 2015年第6期32卷 586-593页

作者：马喆张明江刘慧刘毅王云才新型传感器与智能控制教育部重点实验室太原030024 太原理工大学物理与光电工程学院光电工程研究所太原030024

提出一种基于混沌激光布里渊散射的分布式光纤温度传感方法.采用相干长度为88.53 cm的混沌激光作为光源,结合相干域反射技术,利用可变光延迟线调节参考光光程,通过检测传感光纤不同位置的混沌布里渊散射光与参考光的干涉信号,获知整条... 详细信息

提出一种基于混沌激光布里渊散射的分布式光纤温度传感方法.采用相干长度为88.53 cm的混沌激光作为光源,结合相干域反射技术,利用可变光延迟线调节参考光光程,通过检测传感光纤不同位置的混沌布里渊散射光与参考光的干涉信号,获知整条光纤的温度信息分布.搭建实验系统,研究了注入光功率与偏振态对混沌激光布里渊散射光的特性影响.实验研究待测光纤中固定点的布里渊频移随温度的变化情况,获得1.27℃/MHz的温度系数.在长度为155 m的普通单模光纤上实现空间分辨率为1.2 m的分布式光纤温度传感测量.

关键词：光纤光学分布式光纤传感温度测量光相干法混沌激光布里渊散射

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激光线宽对光纤受激布里渊散射阈值的影响

深圳大学学报（理工版） 2016年第1期33卷 89-95页

作者：张永宁张明江刘毅张建忠刘慧王云才新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室山西太原030024 太原理工大学物理与光电工程学院光电工程研究所山西太原030024

理论分析了线宽对受激布里渊散射阈值的影响,使用噪声信号直接调制分布反馈半导体激光器构成可调线宽激光光源,搭建了受激布里渊散射阈值测量系统.结果表明,可调线宽激光的频谱与所使用的噪声信号的频谱类似,光谱与分布反馈半导体激光... 详细信息

理论分析了线宽对受激布里渊散射阈值的影响,使用噪声信号直接调制分布反馈半导体激光器构成可调线宽激光光源,搭建了受激布里渊散射阈值测量系统.结果表明,可调线宽激光的频谱与所使用的噪声信号的频谱类似,光谱与分布反馈半导体激光器输出光的光谱相比明显展宽.当可调线宽激光光源使用400 m V噪声信号进行调制时,长度为900 m单模光纤的受激布里渊散射阈值为616 m W,与使用DFB激光器测量的106 m W阈值相比,提高了7.6 d B.因此,可调线宽激光光源可以提高光纤的受激布里渊散射阈值,增加长距离光纤通信和光载电能传输系统中的光功率.

关键词：光纤非线性效应受激布里渊散射噪声调制可调线宽激光光源光纤通信光载电能传输

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多环芳烃污染土壤的微生物修复技术研究进展

化工进展 2022年第6期41卷 3249-3262页

作者：吕莹胡学武陈素素刘兴宇陈勃伟张明江有研科技集团有限公司生物冶金国家工程实验室北京101407 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 有研资源环境技术研究院(北京)有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京101407

土壤中多环芳烃(PAHs)污染已成为一个严重的环境问题。因此,有必要开展低成本、高效的微生物修复技术研究。本文从土壤中PAHs的环境污染特征出发,结合近年来利用微生物修复技术去除土壤中PAHs的研究进展,剖析该技术工程应用存在的挑战... 详细信息

土壤中多环芳烃(PAHs)污染已成为一个严重的环境问题。因此,有必要开展低成本、高效的微生物修复技术研究。本文从土壤中PAHs的环境污染特征出发,结合近年来利用微生物修复技术去除土壤中PAHs的研究进展,剖析该技术工程应用存在的挑战及其解决策略。并对微生物与PAHs之间的作用机制进行介绍,指出细菌降解PAHs主要通过双加氧酶的作用,真菌降解PAHs利用的是单加氧酶,而藻类降解低环PAHs主要采用单加氧酶系统进行代谢,降解高环PAHs则主要采用双加氧酶系统进行代谢。最后提出了未来PAHs污染土壤修复技术的主要研究方向,包括建立高效降解菌筛选体系、构建混合菌群及基因工程菌、加强作用过程及代谢组学研究等方面,以期为我国土壤修复技术的产业化发展和大规模应用提供指导。

关键词：多环芳烃土壤污染微生物修复降解机理

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光子集成混沌半导体激光器研究进展(特邀)

红外与激光工程 2020年第12期49卷 60-73页

作者：柴萌萌乔丽君张明江卫晓晶杨强徐红春太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室山西太原030024 太原理工大学物理与光电工程学院山西太原030024 武汉光迅科技股份有限公司湖北武汉430205

混沌激光具有宽频谱、类噪声、低相干等特性,在保密光通信、高速随机数、混沌激光雷达、混沌光时域反射仪和分布式光纤传感等领域具有重要的应用价值。光子集成混沌激光器是混沌激光应用的核心器件,具有体积小、性能稳定、成本低等优点... 详细信息

混沌激光具有宽频谱、类噪声、低相干等特性,在保密光通信、高速随机数、混沌激光雷达、混沌光时域反射仪和分布式光纤传感等领域具有重要的应用价值。光子集成混沌激光器是混沌激光应用的核心器件,具有体积小、性能稳定、成本低等优点。综述了近十年来光子集成混沌半导体激光器的进展及其主要应用。首先介绍了混沌半导体激光器的集成方式;接着介绍了光子集成混沌半导体激光器的分类,根据其扰动方式讨论了直腔单反馈、多腔反馈、环形腔反馈、二维外腔反馈、互注入等结构,并对比分析了各自的优势与输出特性;然后介绍了光子集成混沌半导体激光器在光时域反射仪、保密光通信和高速随机数产生等方面的应用;最后,讨论了光子集成混沌激光器的关键集成技术、时延特征抑制及间歇混沌的特性。

关键词：光子集成混沌半导体激光器光反馈互注入