1 中电科思仪科技股份有限公司，山东 青岛 266555
2 西安电子科技大学 电子工程学院，陕西 西安 710071
3 山东大学 信息科学与工程学院，山东 青岛 266237
4 河北工业大学 先进激光技术研究中心，天津 300401
具有宽调谐范围、无跳模以及高光谱纯净度的半导体激光器在超精细光谱、相干检测和光纤智能感知等领域有着重要的应用。但是受到半导体激光器固有运转特性的制约，通过传统的单片集成式半导体激光器难以获得高光谱纯净度的宽范围可调谐激光输出。因此文中采用闪耀光栅作为外腔反馈元件，单角面度半导体增益芯片作为增益介质，通过Littman-Metcalf外腔振荡结构实现了1480~1580 nm的宽调谐范围、无模式跳变的线宽小于98.27 kHz的激光输出，在注入电流为410 mA的条件下获得了16.95 dBm的峰值功率、全范围功率优于14.96 dBm和边模抑制比优于65.54 dB的输出。相应的实验结果表明：采用机械刻划闪耀光栅的Littman-Metcalf结构用于半导体激光器，可很大程度的改善半导体激光器的综合性能。该研究有利于推动其在提升光频域反射仪测量精度方向的应用。
无跳模 外腔 可调谐 半导体激光光源 窄线宽 mode-hopping free external-cavity tunable semiconductor laser source narrow linewidth 红外与激光工程
2023, 52(8): 20230374
1 深圳大学 机电与控制工程学院 深圳市高性能特种制造重点实验室， 广东深圳58060
2 香港理工大学 工业及系统工程系 超精密加工技术国家重点实验室， 中国香港999077
热压印技术是实现高性能玻璃微光学元件低成本绿色制造的有效途径，但是，由于加热冷却周期较长，温度均匀性不高，其制造效率和成型质量被限制。因此，有必要开发高温快速均匀加热模块，实现高效高质热压印成型。首先，基于氮化硅陶瓷加热片设计制造加热模块，搭建加热测试平台，实现加热模块表面温度分布的实时监测；然后，开展恒电压加热重复性测试，评估实验结果的可靠性；接着，建立和修正加热模块恒电压加热有限元仿真模型，并结合有限元仿真模型和正交试验法对加热模块结构进行优化，以提高加热速率和温度均匀性。实验结果表明：优化后的加热模块不仅加热速率快，而且温度分布均匀。进行180 s恒电压加热测试时，加热模块的升温速率可达363 ℃/min，表面温差为10.7 ℃。对加热模块进行700 ℃控温加热时，实测温度曲线与设定温度曲线基本一致，温度波动在0.3 ℃以内，尤其中心20 mm×30 mm区域的温差在2 ℃左右。最后，将高温快速均匀加热模块集成于热压印装置，实现了N-BK7玻璃微结构阵列的高效率高质量热压印成型。
热压印 加热 温度均匀性 有限元仿真 正交试验 hot embossing heating uniformity of temperature finite element simulation orthogonal experiment 光学 精密工程
2023, 31(15): 2203
中电科思仪科技股份有限公司,山东 青岛 266555
由于受到光纤损耗影响,长距离光纤测温精度较低。为了提高长距离光纤测温精度,提出了一种分布式光纤测温系统设计方案。通过理论分析确定了拉曼散射光中的损耗分量。对常温下的测试数据进行拟合建模,分离出损耗分量并对其进行补偿,消除了损耗对测试温度的影响,提高了长距离光纤测温的准确性。利用参考光纤环实现了光纤温度实时动态解调。将待测光纤环分别放置在50℃、60℃、70℃、80℃的恒温水槽中进行了试验,并对其数据进行了处理分析。结果表明,系统测温精度为±1℃,空间分辨率为2 m。
光纤 测温 损耗补偿 fiber temperature measurement loss compensation
1 中电科思仪科技股份有限公司, 青岛
2 电子测试技术重点实验室, 青岛
3 西安电子科技大学, 西安
外腔可调谐半导体激光器在光纤传感、冷原子物理和激光雷达等领域有着广泛的应用前景。为了得到大的无跳模调谐范围, 需要对激光器的腔长、光栅参数、各个元件的几何位置以及转动点的位置进行严格的设计。通过构建 Littman型可调谐激光源无跳模纵向允许误差范围的数学模型, 深入分析了转轴点到压电陶瓷电机运动轴线的距离、转轴点到闪耀光栅衍射点的距离、光栅安装角度和光栅刻线密度对无跳模纵向允许误差范围的影响。分析结果表明, 合理选择各个参数可有效避免激光输出光束的跳模。
可调谐半导体激光器 无跳模 误差分析 转轴点 tunable semiconductor laser Littman Littman mode-hopping free error analysis pivot point
为了以最小的代价筛选出最优的光谱特征，从信息亏损角度提出了一种Filter型光谱特征选择算法。该算法依据联合互信息的大小对特征进行排序，并采用一种零信息亏损原则对排序后特征全集中的冗余特征进行判断和删减。这样既能获得一个规模较小并可表现整个原始光谱特征的最优光谱特征子集，又减小了由冗余特征删减带来的信息亏损。
特征选择 联合互信息 零信息亏损 冗余特征 特征子集 feature selection joint mutual information zero information loss redundancy feature feature subset
中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东 青岛 266555
红外光谱分析技术是一种用于食品健康检测、生物制药和环境监测等方面的高新技术。为了去除应用过程中的基线漂移现象，提出了一种基于小波最佳分解尺度的红外光谱基线校正算法。首先，对原始光谱信号多次进行每一层的小波分解，同时也进行每一层的小波重构。然后算得每一层的信噪比，并通过信噪比比对法获得除噪后的光谱信号。接着对该信号进行每一层的小波分解，得到每一层小波细节和小波逼近的频率。分别将两个频率做除法并求出比值。然后比较每层的比值大小，并选择最大的比值作为分解层数的最佳值。将最佳分解层数下的小波逼近系数置零后再进行小波重构，获得基线校正后的光谱信号。通过实验验证发现，该算法不仅可以为小波分解的最佳层数提供依据，而且能够在更好地保留有用信号的同时，除去高频噪声以及低频基线干扰。基线校正比较充分，效果良好。
红外光谱分析技术 基线漂移 基线校正 信噪比 小波分解 小波重构 infrared spectroscopy technology baseline drift baseline correction signal-to-noise ratio wavelet decomposition wavelet reconstruction
为对光时域反射计(Optical Time Domain Reflectometer, OTDR)数据进行去噪处理,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)与奇异谱分析(Singular Spectrum Analysis, SSA)的去噪算法。首先,对OTDR数据进行VMD分解；然后根据相关系数准则判定有效分量,并采用SSA对与原信号相关系数较小的分量进行处理；再对所有分量求和,得到重构后的信号,从而实现数据信噪比的提高。经实验验证,该算法的去噪效果良好,容易实现,具有较大的实用价值。
光时域反射计 变分模态分解 奇异谱分析 相关系数 OTDR VMD SSA correlation coefficient
1 中电科仪器仪表有限公司,山东 青岛 266555
2 中国电子科技集团公司第四十一研究所,山东 青岛 266555
在布里渊光时域反射计(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer,BOTDR)光纤传感系统中,自发布里渊后向散射信号非常微弱,尤其是光纤远端的布里渊散射信号,信噪比非常差,分析难度非常高。提出了一种基于互相关理论的布里渊谱信号质量提升方法,通过与理想布里渊散射谱进行互相关运算,降低了对光纤远端极微弱布里渊散射信号应变分析的难度。经试验验证,该方法可以有效提升信噪比较差时应变分布数据的信号质量以及BOTDR的应变传感精度。
分布式光纤传感 应变系数标定 光纤拉伸装置 布里渊光时域反射计 distributed optical fiber sensing strain coefficient calibration fiber stretching device brillouin optical time domain reflectometer
1 电子测试技术重点实验室, 山东 青岛 266555
2 中国电子科技集团公司第四十一研究所, 山东 青岛 266555
转镜透射式傅里叶光谱仪具有可靠性高、光谱分辨率高、测试速度快等优点,但在正常匀速转动扫描光程差的情况下,存在光程差的非线性问题。针对转镜透射式傅里叶光谱仪的光程差的扫描非线性问题进行了分析,提出了一种光程差非线性数学计算模型,建立了转镜光程差方程,并进行了MATLAB仿真分析。通过速度反馈电机控制转镜匀速旋转时,根据本文的非线性光程差方程可获得等光程差对应的时间非均匀关系,从而可实现时间的非均匀采样,并反演出准确光谱,而不必采用稳频氦氖激光器触发采样,可以节省成本和减小仪器的体积与重量。
转镜傅里叶光谱仪 光程差 非线性 rotary Fourier Transform spectrometer optical path difference nonlinear
中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东 青岛 266555
为了消除基于光波元件分析仪的红外探 测器S参数测量中系统误差和电光调制器对测量结果的影响，提出了一种基 于12项误差系数的校准方法。在对电光调制器和红外探测 器的S参数进行建模的基础上，构建了测量系统的数据流图，并推 导出了红外探测器的S参数校准公式。在10 MHz ～ 20 GHz范围 内对红外探测器的S21参数进行了测量。本 文算法所得的数据与经过计量的 N4375D型分析仪所测得的数据的皮尔逊积矩相关系数为0.997。结果表明，数据吻 合良好，进而验证了本文算法的正确性。
红外探测器 S参数 校准技术 光波元件分析仪 infrared detector S-parameter calibration technique lightwave component analyzer
