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基于声光移频的激光侦测正交解调方法

光子学报 2015年第12期44卷 17-23页

作者：何宁冯太琴廖欣桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004 无线宽带通信与信号处理广西重点实验室广西桂林541004

针对激光侦测信号调制与传输特点,提出一种基于多普勒移频的激光侦测系统,研究声光多普勒移频效应理论,探讨相干光平衡探测与正交解调原理,从数值仿真和频域分析了系统抗噪性能及载频失配对信号恢复的影响,给出基于声光移频效应的相干... 详细信息

针对激光侦测信号调制与传输特点,提出一种基于多普勒移频的激光侦测系统,研究声光多普勒移频效应理论,探讨相干光平衡探测与正交解调原理,从数值仿真和频域分析了系统抗噪性能及载频失配对信号恢复的影响,给出基于声光移频效应的相干平衡激光侦测的技术实现方法.实验结果表明,基于相干平衡探测与正交解调的激光侦测系统可有效抑制基底及过剩强度噪声对系统输出的影响,进一步提高接收信噪比,实现声波振动对界面产生微扰的非接触信号检测,为实际应用提供一种有效的技术途径.

关键词：光学相干声光移频激光侦测正交解调噪声抑制

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基于光子学的微波移频方法研究

电子与信息学报 2023年第6期45卷 2123-2133页

作者：高永胜谭佳俊王瑞琼西北工业大学电子信息学院西安710129

微波移频技术(MFS)广泛应用于电子对抗、卫星通信、频控阵雷达等系统。基于光子学的微波移频方法具有带宽大、频谱纯净等优点。为了探索基于光子学的微波移频性能,该文对比研究了基于声光移频(AOFS)、锯齿波相位调制(SPM)和I/Q调制3种... 详细信息

微波移频技术(MFS)广泛应用于电子对抗、卫星通信、频控阵雷达等系统。基于光子学的微波移频方法具有带宽大、频谱纯净等优点。为了探索基于光子学的微波移频性能,该文对比研究了基于声光移频(AOFS)、锯齿波相位调制(SPM)和I/Q调制3种微波光子移频方法,阐释了3种方法的原理,搭建了对应的原理验证系统,对不同的移频方法进行了实验与分析。结果表明,3种移频方法都可以实现精准的微波信号移频,实现大于30 dB的杂散抑制比。但3种移频方法也存在各自的局限性:AOFS的工作频率、带宽和移频方向较为固定,可调谐性低;SPM移频与I/Q调制对输入驱动信号要求严格,系统稳定性较差。

关键词：微波信号移频光子学声光移频锯齿波相位调制 I/Q调制

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一种高性能的光纤声光调制器级联模块

压电与声光 2023年第4期45卷 584-588页

作者：李世国张静雯吴中超申向伟陈永峰王大贵令狐梅傲中国电子科技集团公司第二十六研究所重庆400060

通过采用外部时钟、双路延时可调等技术,得到了一款工作波长1550 nm、移频频率80 MHz、插入损耗5.4 dB、消光比>100 dB、脉冲抖动1.8 ns的高性能光纤声光调制器级联模块。采用该级联模块搭建了M-Z干涉光路,得到了稳定的干涉波形。结果表... 详细信息

通过采用外部时钟、双路延时可调等技术,得到了一款工作波长1550 nm、移频频率80 MHz、插入损耗5.4 dB、消光比>100 dB、脉冲抖动1.8 ns的高性能光纤声光调制器级联模块。采用该级联模块搭建了M-Z干涉光路,得到了稳定的干涉波形。结果表明,该级联模块可提升光脉冲消光比,同时能有效地提升干涉波形的稳定性,对微弱信号探测的外差激光相干探测系统性能提升有一定的促进作用。

关键词：声光调制声光移频光纤传感声光调制器

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激光多普勒移频特性研究

红外与激光工程 2021年第11期50卷 140-147页

作者：曹康姜成昊朱精果杜鹃乔治叶征宇中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京100049

为了提高激光多普勒测速系统的性能,增强系统与应用场景适配性,文中对比电光和声光两种主要移频器件的特点,从器件移频原理出发,提出了简化频率变换关系的分析方法,从理论上研究激光多普勒测速系统中两种器件产生的移频特性,搭建铌酸锂... 详细信息

为了提高激光多普勒测速系统的性能,增强系统与应用场景适配性,文中对比电光和声光两种主要移频器件的特点,从器件移频原理出发,提出了简化频率变换关系的分析方法,从理论上研究激光多普勒测速系统中两种器件产生的移频特性,搭建铌酸锂电光调制和声光移频全光纤激光测速系统链路,将测试频率特征与理论特征进行对比研究,提出一种新型声电混合调制激光多普勒测速系统。结果表明,该新型系统兼具声光移频测速系统可测量运动目标运动方向、运动速度,完成电光调制测速系统多频率校正的特点,频率测量相对误差较小,动态范围大。通过研究两种移频方式对频率特性,为设计高性能激光多普勒测速系统提供了理论和实验支撑。

关键词：激光多普勒测速电光频移声光移频移频特性声电混合调制

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集成声光芯片技术研究

兵工学报 2008年第12期29卷 1432-1436页

作者：刘支华石邦任孔梅长春理工大学物理系吉林长春130022

设计了包括两只作为准直、聚焦元件的波导短程透镜和两级布拉格声光移频结构的单片集成声光芯片。数值计算了优化理想波导短程透镜的母线函数数值和声光器件的几何参数。在x、y、z方向尺寸分别为46 mm、2.5 mm3、0 mm的Ti扩散LiNbO3光... 详细信息

设计了包括两只作为准直、聚焦元件的波导短程透镜和两级布拉格声光移频结构的单片集成声光芯片。数值计算了优化理想波导短程透镜的母线函数数值和声光器件的几何参数。在x、y、z方向尺寸分别为46 mm、2.5 mm3、0 mm的Ti扩散LiNbO3光波导基片上制作了光纤耦合结构的声光移频芯片。测试短程透镜传输损耗为1.2 dB,衍射光斑半功率点宽度为4.5μm;与单模光纤的耦合插入损耗小于20 dB;芯片驱动的中心频率为110 MHz;可实现3 dB调制带宽为±10 MHz.

关键词：光学光波导声光移频短程透镜布拉格衍射

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BOTDR分布式光纤传感器研究进展

激光杂志 2007年第4期28卷 4-5页

作者：岳慧敏代志勇刘永智欧中华伍波电子科技大学光电信息学院四川成都610054

基于布里渊光时域反射(BOTDR)的分布式光纤传感器无论是在军用系统还是大型民用工程方面都具有广泛的应用前景。在给出BOTDR分布式光纤应力传感器的基本原理的基础上,详细介绍了国内外目前几种不同的BOTDR,并对其优劣进行了分析与比较... 详细信息

基于布里渊光时域反射(BOTDR)的分布式光纤传感器无论是在军用系统还是大型民用工程方面都具有广泛的应用前景。在给出BOTDR分布式光纤应力传感器的基本原理的基础上,详细介绍了国内外目前几种不同的BOTDR,并对其优劣进行了分析与比较。分析表明采用微波外差检测技术的BOTDR不仅具有较高的灵敏度,还具有更低的造价。

关键词： BOTDR 声光移频电光移频微波外差检测

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宽带光信道化技术研究

宽带光信道化技术研究

作者：王勐北京邮电大学

学位级别：硕士

在现代电子战中,电子战射频信号接收机在整个电子侦查系统中扮演了重要的角色,同时宽带射频(RF)信号的实时监测在相控阵天线阵列,通信遥感和控制系统等领域也具有十分广泛的应用。传统的射频信道化接收机的瞬时带宽被限制在几GHz。由于... 详细信息

在现代电子战中,电子战射频信号接收机在整个电子侦查系统中扮演了重要的角色,同时宽带射频(RF)信号的实时监测在相控阵天线阵列,通信遥感和控制系统等领域也具有十分广泛的应用。传统的射频信道化接收机的瞬时带宽被限制在几GHz。由于光信号传输损耗低,工作带宽大等优点,基于光子辅助的微波光子信道化近年来引起了研究人员的广泛关注。研究人员已经提出了多种不同方法和目标的光子辅助信道化体系结构,诸如通过色散来划分频谱,通过光学多个本振频率(LO)进行光谱分割以及通过时域中的色散傅里叶变换来监测频谱。这些方法可以处理更宽的带宽,但是这种微波光子信道化系统的性能也会受到分辨率,测量速度,温度稳定性和系统成本等因素的限制。在本文中,我们提出了一种基于频移反馈式脉冲激光源和延迟相干探测的基于啁啾脉冲的新型信道化方案。方案主要由两部分组成:第一部分是由核心器件声光移频器(AOM)构成的循环反馈的一阶衍射光环腔,腔体可以成功产生频移反馈式FSF脉冲信号。输出信号在时域上是带啁啾的周期性脉冲信号,理论上我们发现啁啾脉冲和它自己的延迟信号的相干探测会产生一个等效的射频本振信号。方案中的第二部分是延迟相干探测链路,通过光延迟线调整两条光路之间的时间延迟,可以调谐出不同频率的本振信号。并行增加延迟线的数量可以实现可用于信道化中的下变频的多重本振的共存。在此基础上,通过实验验证了基于频移反馈式脉冲光源和延迟相干探测的新型信道化接收机的可行性。实验完成了具有5个信道,100 MHz信道间隔的信道化接收机的搭建,覆盖500 MHz的频谱范围。实验结果表明,边带抑制比在30 dB以上,平均无杂散动态范围(SFDR)为90.01 dB·Hz2/3,频率分辨率也具有良好的一致性。该系统在功能上和结构上具有很多优点,可以实现多重信道以及灵活易控的实验配置。使用更高频率的AOM可以增加信道数量并实现更宽频谱的射频接收。

关键词：电子战微波光子学信道化接收机声光移频相干探测

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激光脉冲延时自外差拍频实验研究

激光脉冲延时自外差拍频实验研究

作者：刘闯哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

光拍频是一种检测微小频率差的特别灵敏和简单的方法,是相干检测的一种十分重要手段。光拍频技术进入测试领域以来,已经从工业测试发展到用于大长度无导轨测量及小尺寸的超高精度测量。相干检测的关键技术之一就是使用频率稳定的激光器... 详细信息

光拍频是一种检测微小频率差的特别灵敏和简单的方法,是相干检测的一种十分重要手段。光拍频技术进入测试领域以来,已经从工业测试发展到用于大长度无导轨测量及小尺寸的超高精度测量。相干检测的关键技术之一就是使用频率稳定的激光器作为本振源,而激光器易受到环境温度的变化、大气的变化、机械振动等因素的影响而导致频率不稳定,这个问题长期以来一直困扰着研究者。本文提出了一种新的相干检测的方法,通过一个光学腔对激光脉冲进行延时,并将激光延时脉冲作为相干检测的本振源。这种方法仅需要单个激光脉冲即可实现对频差的测量,很好的解决了激光器稳频的困难。在理论研究方面,主要设计了一个光学延时腔,根据光在有损介质中的放大理论,建立理论模型,讨论激光在延时腔中的输出特性,分析了各种因素对延时脉冲衰减特性的影响。在实验研究方面,采用扭转模腔的方法选取单纵模,通过被动调Q的方法压缩激光的脉冲宽度;实现了激光脉冲的延时,讨论泵浦功率、输出耦合镜透过率、脉宽等因素对延时输出特性的影响;以延时脉冲作为本振光源,进行了激光的延时拍频实验研究,比较信号光与不同延时激光脉冲的拍频结果,讨论了延时脉冲的频率漂移特性。

关键词：单纵模延时腔声光移频拍频稳频

布里渊散射分布式光纤传感器的理论分析和相关技术研究

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布里渊散射分布式光纤传感器的理论分析和相关技术研究

作者：余丽苹电子科技大学

学位级别：硕士

大型基础工程如地下隧道、高架桥、跨江桥、江河堤和水利枢纽等构筑物,它们的使用期长达几十年甚至上百年,对它们进行健康监测的概念很早就提出了。这些大型建筑物在各种荷载和外部环境作用下会发生不同程度的变形,但由于这些变形在早... 详细信息

大型基础工程如地下隧道、高架桥、跨江桥、江河堤和水利枢纽等构筑物,它们的使用期长达几十年甚至上百年,对它们进行健康监测的概念很早就提出了。这些大型建筑物在各种荷载和外部环境作用下会发生不同程度的变形,但由于这些变形在早期很微弱,具有①范围大、距离长;②监测部位隐蔽,不便于量测,或者根本无法量测;③实时性;④分布式等特点,致使传统监测手段难以胜任。为了实现对温度和应变等的分布式光纤传感,本文对目前研究较为广泛的各种分布式光纤传感技术,特别是基于布里渊散射的分布式光纤传感技术(简称BOTDR)的发展及研究现状进行了较为详细的论述。同时结合本课题的研究重点,对光纤中自发布里渊散射理论及其对温度/应变的传感机理进行了较深入的理论分析。在此基础上,提出了一种有效可行的基于布里渊散射的分布式光纤温度/应变传感系统——相干自外差的布里渊散射分布式光纤传感系统,并完成了部分实验研究。与其他的BOTDR系统分别使用两台激光器不同,自相干外差的布里渊散射分布式光纤传感系统采用一台激光器,经耦合器分为两路光束——探测光和参考光束。同时在探测光路中引入一个光移频环路,使探测光移频后再经光纤中布里渊频移,其后向布里渊散射光频率与参考光束大致相当,可进行相干自外差探测,大大提高了系统的探测灵敏度以及系统的信噪比。在此系统基础上,本文讨论分析了相干自外差探测系统以及该BOTDR系统的动态范围、空间分辨率、最小可探测温度/应变变化量等重要性能参数。基于声光移频环路的重要性,本文还重点对声光移频的机理及声光移频环做了详细分析,并且完成了该部分的实验。由于实验所用的声光移频器没有光纤输入输出,故本文还采用自聚焦准直透镜对其进行光纤耦合,同时也进行了自聚焦透镜的附加损耗分析和测量。

关键词：分布式光纤传感技术自发布里渊散射布里渊频移声光移频相干自外差探测