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2021年  第42卷  第1期

2021-01期目录
2021, (1): 1-6.
摘要:
光电系统与工程
红外成像系统最小可分辨温差影响因素分析
王惠林, 栾亚东, 贺剑
2021, 42(1): 1-8. doi: 10.5768/JAO202142.0101001
摘要:
针对某多波段共口径长焦距反射式红外成像系统最小可分辨温差(minimum resolvable temperature difference,MRTD)在实验室条件下的测试结果偏离设计值这一现象,从MRTD的定义入手,详细梳理了观察频率响应、视觉角、采样相位传递函数等因素对MRTD测试结果的影响,重点分析了采样相位对红外系统静态和动态MRTD的影响情况,论证了空间频率在\begin{document}$0.6\;{f_N}$\end{document}\begin{document}$0.9\;{f_N}$\end{document}区间内,静态MRTD测试值会偏离设计值。最后,通过实验室测试验证了采样相位传递函数是影响红外成像系统MRTD的主要因素。
美国舰载激光系统的成熟度评估
易亨瑜, 齐予, 易欣仪, 刘宝林, 张凯
2021, 42(1): 9-15. doi: 10.5768/JAO202142.0101002
摘要:
技术成熟度作为一种重要的评估工具,可为武器装备的国防采办提供更为全面的决策依据,并有效降低装备研制中的技术风险。简要介绍了国外技术成熟度评价方法,研究了技术成熟度评估在美国舰载激光系统LaWS中的应用。LaWS系统由发射望远镜、作战光源、测距仪、目标跟踪单元、总控子系统等5个子系统组成,在系统开发中,除了少量的定制部件外,大量采用了工业激光器、惯性测量装置、传感器、视频跟踪器等商用器件。回顾了LaWS系统已进行的系列演示试验,分析了每次试验暴露的技术问题及采取的解决途径,评估了各阶段的技术成熟度。最后评述了LaWS系统的研发途径及其战场部署意义。
一种光电载荷非线性隔振装置的研究
袁屹杰, 纪明, 张卫国, 王谭, 施道云, 王马强
2021, 42(1): 16-22. doi: 10.5768/JAO202142.0101003
摘要:
针对光电载荷对隔振性能的需求,提出一种采用菱形连杆机构作为负刚度组件,具有高静、低动刚度特点的非线性隔振器(简称菱形HSLDS隔振器)。采用静力学分析方法,建立了隔振器数学模型,研究了刚度参数设定以及非线性调节方法;利用谐波平衡法(HBM)求解动力学方程,分析了各参数对隔振性能的影响关系;采用动力学仿真软件ADAMS及实物样机对理论模型与结论进行了验证。测试结果表明:菱形HSLDS隔振器具有较方便的参数调整能力,零位刚度及刚度非线性可通过拉簧参数与连杆参数进行设定、优化,隔振的刚度非线性优化程度受主隔振器阻尼以及零位刚度参数影响。相比于传统线性隔振器,菱形HSLDS具有显著的非线性隔振优势,可较好地满足光电载荷隔振需求。
主三镜一体化离轴三反光学天线设计
任兰旭, 谭庆贵, 张缓缓, 呼新荣, 李帅
2021, 42(1): 23-29. doi: 10.5768/JAO202142.0101004
摘要:
为提高空间激光通信离轴三反光学天线的装调效率,需要对反射镜总的装调自由度进行优化设计。基于共轴三反无焦系统的设计原理,提出一种主三镜一体化的设计方法,并推导了光学系统结构参数之间的关系,利用Zemax光学软件设计了一种结构紧凑、主三镜一体化的离轴三反光学天线。设计结果表明:全视场光学像质优于衍射极限,主镜和三镜空间位置相接近,可共母板加工和面形共基准检测,为主三镜的一体化加工提供了方法。光学天线的装调自由度减少了6个,降低了装调难度,提高了装调效率。
一款小型化可见光两档7.5×变焦系统的设计
陈悦, 谢洪波, 杨童, 潘俊旭, 杨磊
2021, 42(1): 30-35. doi: 10.5768/JAO202142.0101005
摘要:
许多应用都期望以大视场搜索定位目标,以小视场瞄准跟踪目标。提出并设计一款小型化两档7.5×变焦距成像系统,其工作于486 nm~656 nm的可见光波段,短焦视场为±15°,长焦视场为±2°,两视场下F数均为2.8,系统总长仅为60 mm。系统由玻璃镜片及注塑镜片混合组成,包含一个前固定组和一个可动组,通过可动组在2个变焦位置间的切换完成广角搜索功能和长焦凝视功能的转换,具有小型化、轻量化、低成本的优势。
拼接主镜共相校正装置设计与测试
鲜文挺, 樊新龙, 周子夜, 冯忠毅, 李杨, 陈莫, 王胜千, 鲜浩
2021, 42(1): 36-42. doi: 10.5768/JAO202142.0101006
摘要:
针对拼接主镜,开展子镜面共相校正装置的结构设计与性能测试。该装置整体采用粗调精调结合的两级式结构,主要由粗调级、精调级和横向卸载机构等部分构成。文章在基于有限元方法的装置整体设计与性能分析基础上,完成装置样件研制与基本性能测试。实测结果表明:该装置可平移±2.5 mm,校正精度约30 nm RMS(root mean square),带模拟镜面后固有频率约70.3 Hz,与设计结果相符,满足主镜系统技术指标需求。
放疗3D剂量验证系统中光场相机点扩散函数获取
闫学文, 李华, 何良, 乔霈, 李德源
2021, 42(1): 43-48. doi: 10.5768/JAO202142.0101007
摘要:
基于闪烁光场成像的放疗新型3D剂量测量中,需利用点扩散函数将每一个二维平面的真实闪烁光数据从重叠图像中提取出来。利用刀口法,结合光场数字重聚焦以及聚焦测距法,实验获取光场相机不同重聚焦位置处的点扩散函数,并给出棋盘格标定板在参数α=0.6时的重聚焦面聚焦在α=0.7位置处的高斯离焦点扩散函数表达式,研究光场相机点扩散函数的规律,通过测量几个必要值便可由函数拟合得到所有点扩散函数,减少光学分层成像中因分层数量增加引起的标定工作量。将结果引入图像处理,通过反卷积运算可获得每一个二维重聚焦面的真实闪烁光数据,有助于3D剂量的实时精确测量。
光电信息获取与处理
基于注意力机制与图卷积神经网络的单目红外图像深度估计
朱思敏, 赵海涛
2021, 42(1): 49-56. doi: 10.5768/JAO202142.0102001
摘要:
对场景中的物体进行深度估计是无人驾驶领域中的关键问题,红外图像有利于在光线不佳的情况下解决深度估计问题。针对红外图像纹理不清晰与边缘信息不丰富的特点,提出了将注意力机制与图卷积神经网络相结合来解决单目红外图像深度估计问题。首先,在深度估计问题中,图像中每个像素点的深度信息不仅与其周围像素点的深度信息相关,还需考虑更大范围的其他像素点的深度信息,采用注意力机制可以针对这一点有效提取图像的像素级全局深度信息关联。其次,基于深度信息关联得到的特征可以考虑为非欧数据,进一步使用图卷积神经网络(graph convolutional neural network, GCN)来进行推理。最后,在训练阶段将连续的深度估计回归问题转化成分类问题,使训练过程更稳定,降低了网络的学习难度。实验结果表明,该方法在红外数据集NUST-SR上获得了良好的效果,在阈值指标小于1.253时,准确率提升了1.2%,相较其他方法更具优势。
基于视觉SLAM和目标检测的语义地图构建
胡新宇, 左韬, 张劲波, 伍一维
2021, 42(1): 57-64. doi: 10.5768/JAO202142.0102002
摘要:
语义信息对于移动机器人理解环境内容、执行复杂任务至关重要,针对ORB-SLAM2构建的点云过于稀疏、缺乏语义信息、点云所占存储空间大等问题,提出将目标检测算法与视觉SLAM(同时定位与地图构建)技术紧密结合,构建环境的稠密点云语义地图。首先,通过目标检测网络YOLO v3及对象正则化准确获取物体的2D标签,并经过ORB-SLAM2算法构建环境的稀疏点云地图,通过含有2D标签的彩色图像和对应的深度图像以及关键帧来生成含有语义信息的稠密点云标签,使用基于图的分割算法对稠密点云进行分割,再将点云标签与分割后的点云进行融合,进而构建环境的稠密点云语义地图。文中方法在TUM公开数据集上进行试验,实验表明可以构建出效果较好的语义地图。与传统的ORB-SLAM2相比,此系统在构建地图的过程中,相机的绝对位姿误差和绝对轨迹误差分别减少了16.02%和15.86%,提高了建图精度。为了减小点云地图的存储空间,方便移动机器人进行避障和导航,最终将所构建的语义地图转换为八叉树地图。
基于区域霍夫变换的机弹分离初始信息提取研究
严武凌, 邱亚峰
2021, 42(1): 65-70. doi: 10.5768/JAO202142.0102003
摘要:
为提供机弹分离数值仿真的精准初始物理信息,提出了基于区域霍夫变换的导弹物理信息提取方案,利用高速摄像机提取视频帧中导弹弹身与弹尾处的标识圆圆心位置,并通过坐标变换计算出导弹的物理信息。在帧处理上,利用帧前后时间间隔短、速度矢量变化可以忽略的特点,提出基于区域霍夫变换的圆搜索算法。该算法针对实际中运动矢量在搜索窗口具有偏置而非均匀分布的特性,对搜索框进行固定移位,预测区域与实际区域的中心误差不超过5%,且耗时较传统算法减少41.6%以上,计算结果与实际结果平均误差不超过2.39%,同时还具有复杂背景的适应能力,满足方案时效性与精度需求。
基于单次曝光光场成像的全焦图像重建技术
于淼, 刘诚
2021, 42(1): 71-78. doi: 10.5768/JAO202142.0102004
摘要:
为了实现大景深信息全焦面高质量成像,提出了基于单次曝光光场成像的导向滤波全焦图像重建技术:结合光场成像采集视场信息,并采用光场重建的方式获取多聚焦图像源集,利用导向滤波的方法确定各级图像融合权重,进行图像融合得到大景深的全焦图像。实验证明,提出的基于单次曝光光场成像的导向滤波全焦图像重建技术不仅有效保证了多聚焦图像背景的一致性,同时还具有更好的边缘保持效果,从而获得了清晰度更高、综合成像质量更好的全焦图像,因此该技术有望用于现场监控、地理勘探、军事侦察以及无人驾驶等众多领域中。
基于双目视觉的车身焊点定位误差补偿研究
朱文杰, 凌鹤, 杨守鹏
2021, 42(1): 79-85. doi: 10.5768/JAO202142.0102005
摘要:
在应用机器人对车身点焊质量检测过程中,其焊点的定位精度受到点焊作业质量以及车身制造误差等因素的影响,导致实际焊点与设计值并不重合。针对传统示教无法对焊点定位进行实时补偿的问题,提出基于双目视觉引导机器人的焊点定位策略,并构建基于改进粒子群算法优化的支持向量机回归误差补偿模型,对定位结果进行补偿。在机器人末端安装双目传感器,利用双目定位原理对焊点进行初步定位,并将焊点位置的测量数据与实际数据作为学习样本,利用训练好的误差补偿模型预测系统定位误差,将补偿结果作为纠偏值引导机器人定位焊点。实验结果表明,补偿后的定位精度得到较大提升,验证了该方法的有效性。
核燃料棒反光表面条纹自适应中心提取方法
陈宏远, 许小进, 庞静珠, 李康妹
2021, 42(1): 86-94. doi: 10.5768/JAO202142.0102006
摘要:
针对水下检测中激光条纹中心难以准确提取的问题,提出了一种适用于水下核燃料棒反光表面的条纹自适应中心提取方法。根据检测环境中存在水体散射及物体表面高反光的特点,去除水下噪点、反光噪点,实现激光条纹分割提取;充分利用BP神经网络曲线拟合及由光条几何信息生成的自适应卷积模板,实现反光区域的轮廓与灰度分布修正,使光条截面灰度分布符合高斯分布;经灰度重心法在光条截面方向实现激光条纹中心的亚像素精度定位与提取。实验结果表明:该方法有效地解决了被测物体反光表面光条中心线不连续、噪点多的问题,点云三维重建误差在0.2 mm以内,保证了条纹中心提取的精度与稳定性,满足核燃料棒水下检测工程要求。
光学计量与测试
偏振成像在光学曲率半径测量中的应用
刘智颖, 肖升哲, 秦天翔
2021, 42(1): 95-103. doi: 10.5768/JAO202142.0103001
摘要:
为了保证整个光学系统的质量,对光学曲率半径的准确测量与检验至关重要。本文将机械球径仪法与光学投影法结合,采用光电图像法对矢高进行判读,经计算可以间接测得曲率半径,具体分析了被测元件边缘特征的准确性对矢高及曲率半径测量精度的影响。本文分别采用偏振成像与普通成像的方法进行了测量与对比,发现偏振图像具有更好的边缘细节特征,矢高测量精度也得到有效提升,光学曲率半径测量误差降低了0.5%以上。结果表明,偏振成像的方法在光学曲率半径测量中具有重要的应用价值。
基于N次图像旋转法的两平晶三面互检技术研究
张正宇, 陈磊, 孔璐, 王云涛, 陈佳, 胡晨辉, 郑东晖
2021, 42(1): 104-112. doi: 10.5768/JAO202142.0103002
摘要:
光学平面面形的绝对检验技术规避了干涉仪参考面形精度的制约,能够有效提高平晶面形的检测精度。采用N次图像旋转法的两平晶三面互检的绝对检验技术,求解待测平晶的三维绝对面形分布,结果中包含了中频波段的信息。利用递推公式构造旋转变化项的N次虚拟旋转结果,求和平均后得到旋转变化项,叠加旋转不变项结果后得到待测波面面形。推导了算法的理论误差,针对旋转角度进行优化并增加虚拟旋转次数,提高了算法精度,优化后的仿真结果的残差波面的均方根值精度为0.14 nm。对150 mm口径平晶进行两平晶三面互检实验,并将实验结果与传统三面互检法结果进行比对,均方根值偏差小于0.5 nm,验证了算法的准确性。
基于传像束的小视场双目结构光三维形貌恢复
袁卓凡, 刘元坤, 赖姗姗, 李剑, 王旭
2021, 42(1): 113-118. doi: 10.5768/JAO202142.0103003
摘要:
提出基于传像束传像和双目结构光相结合的三维测量系统,实现对无法直接成像场景,如爆轰、冲击等环境下的小视场物体三维面形测量。测量时,结构光直接投影到待测物体表面,变形条纹图像首先被成像到传像束前端面,再被传递到传像束后端面,并最终被成像到相机像平面,再由三频相位展开技术计算出对应相位分布后,即可根据双目匹配计算出待测物体高度。实验表明,传像束系统能完成高精度的微小物体三维形貌重建,且由于传像束的引入,增加了测量系统的灵活性。
一种基于参数标定的投影条纹周期简易校正方法
赵婷婷, 白福忠, 徐永祥, 高晓娟
2021, 42(1): 119-124. doi: 10.5768/JAO202142.0103004
摘要:
基于三角测量原理的条纹投影轮廓测量系统中,倾斜投影到参考平面上的条纹将产生周期展宽现象,引起相位失真甚至影响测量精度。论文以条纹位置为控制变量推导出条纹周期校正的线性数学模型,通过简便的标定获得模型参数,由此反算出新的待投影条纹,并在参考平面上获得周期分布的投影条纹。实验结果表明校正后的条纹周期变化范围在±0.1像素内,并且该方法能够获得更为精确的三维轮廓测量结果。
圆形阵列光电探测系统双目标识别方法
高丰佳, 董涛, 谭林秋, 开百胜
2021, 42(1): 125-130. doi: 10.5768/JAO202142.0103005
摘要:
针对双弹丸同时着靶情况下的立靶坐标测量问题,提出一种圆形阵列光电探测系统的双目标识别方法。采用光电探测器件组成1个圆形的探测阵列,并将3个发光角度均为60°的扇形一字线激光器均匀设置于圆形探测阵列上组成探测光幕。当2发弹丸同时穿过探测光幕时,会在圆形探测阵列上产生6个弹丸投影,通过信号处理电路识别6个弹丸投影的中心位置,最后通过系统弹丸着靶坐标测量公式计算得到2发弹丸的着靶坐标。在对系统测量原理进行论述的基础上,建立了系统的弹丸着靶坐标测量模型,并对坐标测量误差进行了分析和仿真。仿真结果显示,系统在测量靶面为1 m×1 m时的X坐标测量误差标准差最大为2.7 mm,Y坐标测量误差标准差最大为0.6 mm。实验结果表明,系统在测量靶面为1 m×1 m时的X坐标测量误差标准差为2.22 mm,Y坐标测量误差标准差为1.98 mm。因此,该文所提出的系统可以有效测量弹径4.5 mm及其以上的双弹丸着靶坐标。
基于单目视觉的矩形靶面弹着点测量
王海亮, 陈登旭, 刘吉, 王鹏, 黄晓慧
2021, 42(1): 131-136. doi: 10.5768/JAO202142.0103006
摘要:
目前机器视觉技术广泛应用于弹着点坐标的测量领域,针对双目视觉技术标定、演算复杂的问题,提出一种基于单目视觉技术的弹着点测量方法。通过图像处理技术定位出靶面4个角点以及弹着点像素坐标,采用矩形P4P方法解算出靶面坐标相对于相机坐标系的位姿,根据单目视觉成像原理计算出弹着点在靶面的实际坐标。根据该方法成功测量出了实验中靶面弹孔的坐标,最大测量误差为2.3 mm。结果表明,该方法可以快速、精确测量靶面与相机的位姿关系以及弹着点的坐标。
EBCMOS相机盲元检测方法的研究
蔡宁静, 曾祥忠, 王波
2021, 42(1): 137-142. doi: 10.5768/JAO202142.0103007
摘要:
电子轰击型(electron bombarded,EB)CMOS传感器工艺缺陷导致图像出现盲元,对图像质量影响较大。提出了一种基于多幅图像交叉计算的盲元检测新算法。对不同平均亮度的无目标图像,通过设置不同阈值,对图像进行二值化处理;再对多幅二值化图像按“亮点”位置进行交叉“相与”计算,生成盲元标记模板图,最后按盲元位置进行分类和取舍,得到最终盲元标记模板。最终盲元标记模板信息,为评价EBCMOS传感器品质和实际后续产品中盲元补偿提供可靠依据。
激光技术
激光陀螺光强扫模曲线模高的影响因素与改善途径分析
赵小宁, 杨烁, 雷建军, 陈林峰, 韩宗虎
2021, 42(1): 143-148. doi: 10.5768/JAO202142.0107001
摘要:
激光陀螺光强扫模曲线是陀螺稳频的依据,也是激光陀螺环形激光器振荡特性的基本表征,同时也是陀螺性能好坏的重要标志之一。通过引入新的参量——模高,描述光强扫模曲线的其他特征。光强扫模曲线模高是在腔长变化一个0.6328 μm条件下对应光强的最大变化量,是反映光强扫模曲线尖锐度的特征量,该特征量与陀螺稳频精度、稳频响应时间等物理量直接相关,模高越大,则对应的稳频精度就越高,稳频响应时间越短。通过对激光陀螺扫模过程中模高产生的物理机理进行理论分析,确定出了影响模高的主要因素。通过理论分析、数值仿真得出:采取增大球面镜曲率半径、增大腔长、降低损耗、增大增益等措施,可使激光陀螺光强扫模曲线的模高增大3倍以上,这对于提升稳频精度、缩短稳频响应时间、降低陀螺比例因子非线性度误差、提高激光陀螺快速稳定性等具有重要的指导意义和工程实用价值。
一种基于2D-CNN的激光超声表面缺陷检测方法
徐志祥, 关守岩, 杨帆, 李连福
2021, 42(1): 149-156. doi: 10.5768/JAO202142.0107002
摘要:
激光超声表面缺陷检测的过程中,缺陷的定量表征通常依赖于操作者的判断,易受到人为因素干扰,致使检测结果不稳定。针对这一问题,提出一种基于图像识别的二维卷积神经网络(2D-CNN)的缺陷自动分类检测方法。利用有限元方法模拟激光超声检测过程,并采集超声信号数据用于训练分类模型;使用连续小变换(CWT)处理超声信号得到小波时频图,以小波时频图作为输入训练卷积神经网络(CNN)分类模型,实现对表面缺陷深度的自动分类。验证结果表明:提出的检测方法能够对不同深度的缺陷准确分类,测试的平均准确率达到97.3%;构建的CNN分类模型能够自主学习输入图像的缺陷特征并完成分类,提高了检测结果稳定性,为激光超声缺陷检测的自动化分析处理提供了新的思路。
双飞秒激光频率梳光谱测量技术研究进展
高宇炜, 方守龙, 武腾飞, 张磊
2021, 42(1): 157-175. doi: 10.5768/JAO202142.0107003
摘要:
双光梳光谱分析技术近年来凭借高分辨率、高灵敏度、宽光谱覆盖和快速测量的优势,在分子和原子光谱分析领域得到了快速发展。从双光梳光谱分析的原理出发,以使用泵浦光源数量为分类依据,对近年来国内外基于不同实现方案的多种双光梳光谱分析技术的原理进行了简要介绍,叙述了在不同数量泵浦光源条件下,不同实验小组提出的多种实验方案,介绍了他们进行的光谱实验结果。随着研究的不断深入,减少使用泵浦光源数量是双光梳光谱仪实现设备小型化的发展方向之一,增多光源则是从一维走向多维的重要发展思路,经典的双光源配置在测量精度和二维化方面起到了重要作用。
基于LitghtTools的激光四象限探测系统仿真
李福巍, 张运强, 王鹏辉, 潘国庆
2021, 42(1): 176-181. doi: 10.5768/JAO202142.0107004
摘要:
激光四象限探测系统是激光制导武器的重要组成部分,在设计阶段对其性能的准确评估有利于设计方案的迭代和优化。采用LitghtTools软件对四象限探测系统进行了仿真建模。通过建立目标模型、光学系统模型和四象限探测器模型,可以有效地对系统进行仿真,并结合四象限探测系统原理,得到角度偏差的和差比幅值;建立的模型可以对系统的杂散光进行仿真,评估杂散光对系统的影响;另外,还可以模拟激光散斑效应,分析散斑特性对探测系统输出和差比幅值的影响,通过LitghtTools软件建模和仿真为设计优化提供了准确的依据。最后,通过实验对仿真模型进行验证,在±15°范围内仿真得到的和差比幅值和实验结果基本一致。
光学器件与制造
用于头盔显示液晶像源的透镜薄膜设计与制备
袁烨, 冯奇斌, 吕国强
2021, 42(1): 182-187. doi: 10.5768/JAO202142.0105001
摘要:
LED已经成为头盔液晶显示的主流背光光源,为了提升LED主视角亮度,减小背光模块的体积,对双自由曲面透镜进行了扁平化设计,形成透镜薄膜,仿真结果表明光线透过透镜薄膜后,存在中心亮度升高、光斑缩小的问题。采用反馈优化方法修改了双自由曲面透镜设计时的能量分布,并重新设计了透镜薄膜,仿真结果表明优化后的光斑尺寸从2.3 mm增加到7.1 mm。采用无掩模直写光刻技术制备了两层透镜薄膜,分别包含一个扁平化后的自由曲面。对包含和不包含透镜薄膜的背光模块进行了测试,测试结果表明:包含透镜薄膜的背光模块平均亮度比不包含的提升了18.1%,设计的透镜薄膜可有效提升LED背光亮度,减小背光模块体积。
K9光学玻璃化学钢化技术研究
李钱陶, 熊长新, 杨长城
2021, 42(1): 188-193. doi: 10.5768/JAO202142.0105002
摘要:
为提高K9光学玻璃在一些特殊应用领域(如高压、温度变化剧烈等)的力学性能,并保证其光学性能符合精密光学仪器要求,对K9光学玻璃进行了化学钢化技术研究。以脆性材料断裂过程微裂纹扩展理论为基础,导出化学钢化玻璃强度应力因子计算模型,分析化学钢化表面应力与表面微裂纹深度、韧性之间的关系,指出化学钢化工艺应注意的事项。通过实验研究,分析化学钢化温度和钢化时间对K9光学玻璃抗弯强度、表面应力及应力层厚度的影响,优化得出K9光学玻璃化学钢化温度为400 ℃、钢化时间为40 h。采用优化工艺,获得了表面应力为500 MPa、应力层厚度为50 μm量级及规格为220 mm×110 mm×22 mm的化学钢化K9光学玻璃样件。钢化后,样件抗弯强度提高了3.5倍以上,且表面疵病、光学鉴别率、透过率等光学性能指标未见明显变化。
光纤传感与光通信
高信噪比多波长2 μm主动锁模光纤激光器
赵铭, 王天枢
2021, 42(1): 194-199. doi: 10.5768/JAO202142.0108001
摘要:
介绍一种多波长掺铥主动锁模光纤激光器,增益介质为长2 m的掺铥光纤,主动锁模通过铌酸锂强度调制器实现。腔内加入基于双折射的光学滤波器,利用保偏光纤双折射滤波效应在滤除腔内多余超模噪声的同时,还可以实现多波长输出。基频下的锁模脉冲频谱信噪比可达68.48 dB,在稳定的锁模状态下波长信道数最大为5。此外,腔内偏振无关隔离器被替换为偏振相关隔离器后,将锁模脉冲加载数字信号同步调制,测得的眼图光信噪比提高了8.67 dB。测试结果表明,锁模脉冲的时间稳定性得到有效提升。
基于紫外刻写相移光栅的温度应力同时测量传感器
胡耀升, 李涵阳
2021, 42(1): 200-206. doi: 10.5768/JAO202142.0108002
摘要:
传统光纤光栅传感器存在温度应力交叉敏感的问题,无法同时测量被测物体的温度应力变化情况。针对这种情况,提出一种新型的利用紫外光刻写相移光栅的方法,在刻写光栅前用电极放电的方法去除掉极小一段光纤的光敏性,使光纤原有的均匀周期分布状态被破坏,从而形成相移光栅,并对其进行理论分析。此种相移光栅的透射光谱存在2个明显的谐振峰,利用2个峰对温度和应变灵敏度不同的性质,可以通过建立解调矩阵来实现温度与应力的同时测量。实验结果表明:利用此种方法制成的相移布拉格光栅能够较为精确地实现温度、应力的同时测量,所制作的传感器温度灵敏度最高可达9.51 pm/℃,灵敏度方差低于2.125×10−7,应变灵敏度最高可达0.767 pm/με,灵敏度方差低于2.156×10−10