本文提出了一种全玻璃材料的光纤耦合器以实现高精度, 高稳定的干涉测量。首先, 介绍了干涉测量系统的工作原理以及光纤耦合器的系统设计, 然后通过理论分析选取了非球面透镜, 并根据具体的透镜参数进行了数值分析以及软件分析。接着进行了光束参数匹配度以及光束矢量匹配度的容差分析以及结构的热分析。最后结合理论分析以及精密的装调手段完成了光纤耦合器的制作。实验结果表明: 光斑尺寸相对于仿真结果的误差约为34%, 两光斑尺寸差异为09%, 偏心距离低于40 μm, 夹角约为60 μrad, 基本满足干涉测量系统的使用要求。

空间干涉测量系统是空间引力波探测的重要组成部分。本文介绍了一种全玻璃材料的差频激光干涉仪的组成结构和工作原理, 对差频干涉仪中双相干光束的匹配对准难题, 介绍了一种适用于光黏装配工艺的角度公差和位置公差保证方法。这种方法采用了监测系统和微量调整机构相结合的方式, 首先,监控系统可以实现光线相对位置的实时测量, 给出被调整光线的调整方向和调整量; 然后, 微量调整机构可以在平面移动和轴向转动3个自由度上, 对目标器件实现微米量级的微量调整; 监控过程和调整过程反复迭代, 可实现对光学元器件的高精度位置控制和角度控制。实验结果表明, 在调整方向上角度公差优于80 μrad, 位置公差优于85 μm。本方案基本满足差频激光干涉仪的装配精度需求, 为后续更高精度的装配奠定基础。

为了改善反射镜在环境温度波动情况下的面形精度下降问题, 设计了一种联杆型双轴Bipod柔性支撑结构, 并基于柔度理论对它进行了参量优化。首先, 对支撑结构的柔度进行了分析和计算, 推导出柔性支腿以及反射镜组件的柔度理论公式。然后, 以保证反射镜轴向支撑刚度和卸载能力为目的, 计算得到一组针对口径为200 mm反射镜的柔性支撑结构尺寸参数。最后, 通过有限元分析和振动试验, 对支撑结构的柔度公式、动态特性、温度适应性进行了分析验证。分析结果显示, 在一定作用力下, 柔性支腿的理论值与有限元分析值的误差在10％以内; 振动试验得到组件的一阶频率为358.5 Hz, 与理论计算值的相对误差为8.8％; 在20 ℃温差下, 反射镜面形精度为7.7 nm(rms)。试验结果验证了理论模型的有效性, 同时说明Bipod柔性支撑结构能够降低温度波动对反射镜面形的影响。

In this paper, we propose and experimentally demonstrate an auto-bias control scheme for stabilizing a lithium niobate (LN) Mach-Zehnder modulator (MZM) at any operating point along the power transmission curve. It is based on that the bias drift would change the operating point and result in varying the output optical average power of the Mach-Zehnder modulator and its first and second derivatives. The ratio of the first to the second derivative of the output optical average power is used in the proposed scheme as the key parameter. The experimental results show that the output optical average power of the LN MZM hardly changes at the desired operating point, and the maximum deviation of output optical average power is less than ±4%.

A novel scheme employing low-density parity-check (LDPC) codes in atmospheric optical communication system is proposed. We deploy coherent detection at the receiving side in the proposed scheme. To reduce bit error rate (BER) and enhance the system performance, LDPC codes are exploited and coherent receiver is used to improve the receiving sensitivity. Experiments are implemented to evaluate the performance of the transmission system. The atmospheric channel attenuations are set to 20-30 dB/km. The coherent detection with LDPC codes can reduce the received power requirement by ~4 dBm at the BER of 10^-9.