Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics (WNLO) and National Engineering Laboratory for Next Generation Internet Access System, School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Department of Electronics and Information Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
In this Letter, a low-frequency acoustic sensor based on an extrinsic Fabry–Pérot (FP) interferometer with a silicon nitride (Si3N4) membrane is demonstrated. Using micromachining techniques, the 800 nm thick Si3N4 membrane is deposited on an 8 mm × 8 mm × 400 μm silicon (Si) substrate. All the assembly procedures of the sensor are focused on the substrate to avoid any damage to the membrane itself, compared to general membrane transfer methods. The frequency response of the proposed sensor is discussed theoretically and experimentally demonstrated. The sensor exhibits an excellent flat response to the tested acoustic frequency range of 1 Hz to 250 Hz. The phase sensitivity is around ?152 dB re 1 rad/μPa with sensitivity fluctuation less than 0.8 dB. The frequency response characteristic shows a promising potential of the sensor in low-frequency acoustic signal sensing applications.
acoustics fiber Fabry–Pérot interferometer low frequency membrane Chinese Optics Letters
2020, 18(10): 101201
中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710065
通过检测与计数电路可以将激光陀螺输出的光电信号进行放大、整形、鉴相, 输出与陀螺转角成正比的脉冲信号。由于激光陀螺输出的是微弱光电信号, 且检测电路存在散粒噪声和热噪声等干扰, 因此提高检测电路信噪比对保障计数电路功能正常来说至关重要。为提高检测电路信噪比, 需保证陀螺输出光功率尽可能大。根据激光器的功率输出公式推导计算了使陀螺输出光功率最大的反射镜最佳透射率, 并进行了实验验证。理论计算和实验结果均表明, 采用最佳透射率反射镜能够有效提高激光陀螺输出光功率。
激光物理 激光陀螺 信噪比 最佳透射率 输出光功率
中航工业西安飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710065
零闭锁激光陀螺(ZLG)增益曲线不对称导致左、右旋陀螺的比例因子修正系数不相等，使得当陀螺稳频工作点与磁不敏感点存在频率差时，陀螺零偏对外界磁场变化敏感，降低了陀螺的精度并限制了使用环境。利用兰姆半经典理论分析计算了比例因子修正系数与增损比的关系，并得到了陀螺的磁不敏感点与放电电流的关系，从信号处理系统中排除放电电流变化对控制信号的影响，并进行了实验验证。理论计算和实验结果均表明，线性地改变陀螺放电电流，陀螺磁不敏感点位置会因增益曲线的增损比变化而发生相应线性改变，进而能够通过控制放电电流降低陀螺的磁灵敏度。
传感器 零闭锁激光陀螺 磁不敏感点 放电电流 比例因子修正
中航工业飞行自动控制研究所，陕西 西安 710065
针对目前四频差动激光陀螺光学解调方案可靠性和温度特性差的特点，介绍一种基于FPGA的数字拍频解调方案。分析了四频差动激光陀螺数字拍频解调对电路系统的需求，对数字拍频解调的关键部件——低通滤波器进行了设计与实现。根据四频差动激光陀螺的特性参数计算滤波器的通带截止频率及阻带截止频率，使用MATLAB的滤波器设计和分析工具FDATool完成了有限冲击响应（FIR）数字滤波器的参数设计，并利用Xilinx公司的FPGA集成开发环境ISE实现FIR数字滤波器的片上系统设计。仿真和实验结果表明，所设计的FIR数字滤波器对四频差动激光陀螺的和频分量衰减达到-66 dB，满足四频差动激光陀螺拍频解调的需求，并有助于实现四频差动激光陀螺的小型化和数字化。
四频差动激光陀螺 数字拍频解调 FIR数字滤波器 four-frequency differential laser gyro digital signal demodulation FPGA FPGA FIR digital filter
中航工业飞行自动控制研究所 光学部,陕西 西安 710065
针对某小型化激光陀螺,对基于TMS320F2810数字信号处理芯片(DSP)的激光陀螺交流抖动稳频回路设计及其参数整定进行了理论分析、Matlab数值仿真和实验研究。TMS320F2810这款芯片具有集成度高、处理速度快、功耗低和性价比高等突出优点,有利于实现激光陀螺控制系统的小型化。基于这款DSP芯片实现了某小型化激光陀螺的交流抖动稳频回路的软、硬件设计,使用衰减曲线法得到了该型激光陀螺经优化后的PID控制参数(Kp=0.048,Ki=0.059,Kd=0.013),并根据国军标对稳频回路进行了实验验证。实验结果表明,稳频控制回路经过PID参数整定后,该小型化激光陀螺的零偏稳定性从0.025°/h降到0.014°/h,该稳频控制回路在目标型号激光陀螺上满足预期的性能指标要求。
激光陀螺 稳频技术 数字信号处理(DSP)芯片 PID控制算法 RLG PLC digital signal processo PID control algorithm
与腔内运行线偏振光的抖动陀螺相比，腔内运行圆偏振光的零闭锁激光陀螺对磁场更为敏感.为了减小零闭锁激光陀螺的磁敏感性，理论分析了其磁敏感特性.当左、右旋陀螺的比例因子修正相等时，陀螺零偏不随磁场的变化而变化，同时陀螺比例因子线性度也将得到改善.试验测试了零闭锁激光陀螺的磁敏感性，结果表明陀螺存在磁不敏感点.试验结果与理论分析吻合.与传统的被动磁屏蔽方法相比，通过主动控制使得零闭锁激光陀螺工作在磁不敏感点的方法对于降低该陀螺的磁灵敏度和提高准确度具有实用价值.
零闭锁激光陀螺 塞曼效应 磁不敏感点 磁灵敏度 Zerolock Laser Gyro(ZLG) Zeeman effect Insensitive point to magnetic field Magnetic sensitivity
清华大学电子工程系清华大学信息科学与技术国家实验室，集成光电子学国家重点实验室, 北京 100084
提出了一种基于锁模脉冲源和高速光开关的时分抽样模数(A/D)转换系统。使用高重复频率、窄脉宽的锁模脉冲串对射频信号进行抽样，利用高速光开关进行时分复用，将高采样率的信号转换为并行的多路低采样率信号，以适应现有的电模数转换器进行量化和编码，并且通过改变光开关的频率，可以灵活地改变解复用后每路信号的频率。系统的优点在于可扩展性高，只需一个锁模脉冲源。使用10 GHz重复频率的锁模脉冲和1.25 GHz的高速光开关验证了系统方案的可行性。利用实验中得到的采样点可以较好地恢复出时域信号，并且得到了各个频率的频谱图。其信噪比可达32.02 dB，等效于5.03 bit的有效比特数。
信号处理 光模数转换 时分抽样 锁模脉冲 时分复用
清华大学电子工程系,清华大学信息科学与技术国家实验室,集成光电子学国家重点实验室,北京 100084
提出了一种新型移相光量化方案,利用光纤挤压器使光纤传输截面产生应力双折射,从而实现移相量化编码。在实验中实现了4 bit移相光量化器,用10 GHz重复频率采样脉冲对2.5 GHz正弦信号进行量化,获得量化结果的信噪比为23.9 dB,对应的有效比特位为3.68 bit。同已有的方案相比,此方案结构简单,只需要一个相位调制器,避免了多调制器工作输入信号的同步问题;利用光纤挤压器实现移相,控制精度高且成本低,可以实现高于6 bit的理论量化精度;并且可以通过光脉冲复用技术实现更高的采样速率。
信号处理 模数转换 光量化 偏振干涉 光纤挤压器
1 清华大学 a.电子工程系
2 b.信息科学与技术国家实验室
3 c.集成光电子学国家重点实验室，北京 100084
针对光电混合模数转换系统中采样光脉冲很窄，高速积分保持电路实现较困难这一问题，本文提出了一种新型的高速光保持模块.通过使用多个耦合器组成的无源结构，将采样后的超窄光脉冲转换成一族脉冲簇，再经过光电转换和电低通滤波，得到了顶部较平、脉宽较宽的脉冲，有助于降低后续处理电路的复杂度.实验结果表明，这种结构能够较好地实现将超窄脉冲展宽成平顶宽脉冲的功能.
激光技术 光电混合模数转换 积分保持电路 脉冲展宽 Laser technique Optoelectronic hybrid analog-to-digital converter Integrate and hold circuit Pulse broadening
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Tsinghua National Laboratory for Information Science and Technology, Department of Electronic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
An actively mode-locked laser with tunable repetition rate is proposed and experimentally demonstrated based on a programmable electrical pattern generator. By changing the repetition rate of the electrical patterns applied on the in-cavity modulator, the repetition rate of the output optical pulse sequences changes accordingly while the pulse width of the optical pulse train remains almost constant. In other words, the output ultra-short pulse train has a tunable duty cycle. In a proof-of-principle experiment, optical pulses with repetition rates of 10, 5, 2.5 and 1.25 GHz are obtained by adjusting the electrical pattern applied on the in-cavity modulator while their pulse widths remain almost unchanged.
激光技术 主动锁模激光器 光码分多址(OCDMA) 超短光脉冲 140.4050 Mode-locked lasers 320.5550 Pulses 060.3510 Lasers, fiber Chinese Optics Letters
2009, 7(11): 1010
