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Abstract
1 Ultrafast Laser Laboratory, Key Laboratory of Opto-Electronic Information Technical Science of Ministry of Education, School of Precision Instrument and Opto-Electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Division of Time and Frequency Metrology, National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
3 Key Laboratory of Advanced Optical Communication System and Networks, School of Electronics Engineering and Computer Science, Peking University, Beijing 100871, China
4 College of Physics and Optoelectronics, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
We demonstrate the stabilization of an optical frequency comb (OFC) using a segment of fiber delay line as a reference. A mode-locked Er-doped fiber laser is phase locked to a kilometer-long fiber delay line using three different schemes. The short-term stability of the comb modes in the OFC stabilized by these schemes is obviously enhanced, down to the level at millisecond average time. Among these three schemes, phase locking two bunches of comb modes in the OFC to the same fiber delay line exhibits the lowest residual phase noise. Fiber-delay-line-referenced OFCs can provide reliable laser sources in precise metrology owing to the advances of low cost, compactness, and high integration.
optical frequency comb delay line frequency noise Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021204
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
2 中国计量科学研究院时间频率计量研究所光学频率标准实验室, 北京 100029
研究了基于光纤飞秒光学频率梳的传递振荡器技术,介绍了其基本原理,设计并搭建传递振荡器系统,实现了主激光器与从激光器光学频率的相干传递,锁定后系统环内拍频信号的s级频率稳定度达5×10 -19量级。搭建了两套传递振荡器系统,将主激光器的光学频率同时传递至两个独立的从激光器,分析了锁定后两个从激光器拍频信号引入系统中的相位噪声。通过提高拍频信号信噪比、优化信号处理过程、减小外部环境干扰等方法,最终两个从激光器得到的环外拍频信号线宽小于30 mHz,光学频率传递的s级频率稳定度达1.4×10 -17量级。
传递振荡器 光学频率 飞秒光学频率梳 锁相环 直接数字频率合成技术 激光与光电子学进展
2020, 57(7): 070602
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Abstract
1 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication System and Networks, School of Electronics Engineering and Computer Science, Peking University, Beijing 100871, China
2 National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
We demonstrate a 0.95 GHz repetition rate fully stabilized Yb:fiber frequency comb without optical amplification. Benefitting from the high mode power and high coherence, this comb achieved 35 to 42 dB signal to noise ratio on the direct heterodyne beat signals with at least six continuous wave lasers (at 580, 679, 698, 707, 813, and 922 nm) while keeping >40 dB carrier envelope frequency signal. It can be used for the direct measurement of optical frequencies at visible and near-infrared wavelengths and has great potential on simultaneous comparison of multiple optical frequencies.
140.3510 Lasers, fiber 320.7090 Ultrafast lasers Chinese Optics Letters
2019, 17(4): 041402
快速有效地对所获图像进行去噪是提高激光主动成像制导精度的关键一步。针对成像中的散斑噪声，提出了一种改进的小波阈值与基于积分图像的非局部均值滤波相结合的去噪算法。首先对激光主动成像图像进行噪声分析；然后通过对数变换将乘性噪声转换为加性噪声；而后将含噪图像进行两层小波分解，在第一层高频部分运用改进的小波阈值法，在第二层高频部分运用基于积分图像的非局部均值滤波算法进行去噪；最后进行相应的逆变换得到去噪图像。理论分析和实验结果证明，该算法能有效去除噪声，较好地保证了图像细节，并且满足激光主动成像制导对图像去噪实时性的要求。
激光主动成像制导 小波阈值去噪 非局部均值滤波 积分图像 图像去噪 laser active imaging guidance wavelet threshold denoising non-local means filtering integral image image denoising
针对传统的图像评价方法没有同时考虑图像的视觉信息和基本特征, 不能满足实际需求的问题, 在研究了图像边缘信息提取和奇异值分解方法的基础上, 提出了一种能兼顾这两种重要信息的图像质量客观评价方法。人眼对边缘结构信息相对比较敏感, 图像的奇异值反映了图像的一些重要结构信息, 因此, 从理论上讲, 基于边缘信息奇异值分解的图像质量评价方法优于传统的图像评价方法。仿真实验表明, 与基于结构相似度(SSIM)评价方法以及均方误差(MSE)、峰值信噪比(PSNR)等传统方法相比, 该算法的主、客观一致性更好, 更加符合人眼的视觉特性。
图像质量评价 边缘信息 奇异值分解 主客观一致性 image quality assessment edge information singular value decomposition consistency between subjective and objective evalu
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1 School of Physics, Northwest University, Xi’an 710069, China
2 Xi’an Research Institute of Hi-Tech, Xi’an 710065, China
An evanescent field optical fiber sensor based on a short section of polarization maintaining fiber spliced with a tapered single mode fiber is proposed and experimentally investigated. We mainly focus on the refractive index (RI) and temperature sensing characteristics of this compact device. The transmission spectrum of the resonance wavelength, induced by the interference between the excited low order cladding modes and core modes, shows the quadratic function relationships with RI and linear relationships with temperature. Thus, the proposal of this simple-to-fabricate, compact, and low cost sensor shows its possible potential in the sensitive detection field.
060.0060 Fiber optics and optical communications 060.2310 Fiber optics 060.2370 Fiber optics sensors Chinese Optics Letters
2016, 14(5): 050604
为了有效抑制激光主动成像中的散斑噪声以及保护边缘细节信息, 提出一种基于同态滤波和改进阈值整数提升小波变换级联的散斑噪声抑制方法。首先,使用同态滤波将乘性散斑噪声变为加性噪声, 然后使用整数提升小波变换进行分解; 再次, 在分析经典阈值方法存在不足的基础上, 设计了一种新的阈值函数模型以及自适应阈值计算方法, 并对小波分解系数进行阈值处理; 最后, 进行小波系数重构和同态逆变换, 得到去噪后的图像。仿真实验表明, 该算法能够有效抑制噪声, 同时能够较好地保护图像的边缘, 具有较强的实用性。
激光主动成像 图像去噪 提升小波变换 阈值函数 laser active imaging image denoising lifting wavelet transform threshold function
第二炮兵工程大学 控制工程系, 西安 710025
为了提高基于结构相似度图像评价方法的评价效果, 对传统的窗口选取准则进行了改进, 采用实验对比的方法, 通过对窗口改进前后评价效果的对比验证, 得到了不同数据库和不同失真类型的最佳窗口。结果表明, 传统的单一窗口并不能得到最佳的评价效果, 而且现在普遍使用的标准差为1.5的高斯加权窗口的效果也不一定好于普通的方形窗口, 不同的失真类型的图像其最优窗口也是不同的。结果表明, 对于亮度窗口W1来说, 窗口越大效果越好;而对于对比度、结构度窗口W2而言, W2=7时效果最好。该研究成果对优化基于结构相似度评价方法的效果具有重要作用。
图像处理 窗口效应 图像质量评价 结构相似 image processing window effect image quality assessment structural similarity
第二炮兵工程大学控制工程系, 陕西 西安, 710025
为了能有效滤除散斑噪声, 提出了一种以模糊系统为基础的散斑噪声滤波器。这种滤波器包括了一个模糊推理系统, 一个边缘检测和膨胀模块和一个图像合成器。模糊推理系统包括 5个输入和 1个输出, 负责对散斑噪声图像进行滤波处理, 其参数通过克隆选择优化算法训练优化得到。边缘检测和膨胀模块用于区分图像的边缘区域和光滑区域, 图像合成器则是根据边缘检测和膨胀模块获取的信息分区域对滤波输出图像进行合成。文中将该方法与其他几种常用的散斑噪声滤除方法进行了比较, 实验结果表明, 与其他方法相比该方法可以显着减少图像的散斑噪声, 同时保留边缘、细节等有价值的信息。
散斑噪声滤波器 模糊系统 图像处理 speckle noise filtering fuzzy inference system image processing
为了在激光成像制导中提高目标识别的精度和实时性，并在遮挡条件下进行有效识别，采用基于改进Hausdorff距离和量子遗传算法的激光图像匹配算法，选择图像的局部边缘特征为特征空间，针对传统Hausdorff算法及几种改进Hausdorff距离存在的问题，提出了一种新的改进Haussdorff距离作为相似性度量；在搜索策略上，选择量子遗传算法进行并行搜索，为防止种群过早收敛，提出了种群灾变策略，并应用动态的量子旋转角调节收敛的速度和方向。通过理论分析和实验验证，取得了不同参量条件下的目标识别对比数据。结果表明，该算法可以消除激光图像中局部遮挡、噪声以及出格点等因素影响，鲁棒性好、匹配精度高、计算速度快。
激光技术 目标识别 Hausdorff距离 量子遗传算法 laser technique target recognition Hausdorff distance quantum genetic algorithm
