1 首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室北京成像理论与技术高精尖创新中心, 北京 100048
2 陕西历史博物馆, 陕西 西安 710061
3 陕西省考古研究院, 陕西 西安 710043
本文介绍利用方波激励红外热像法对陕西蒲城元代墓室壁画的无损检测评估结果,为此提出一种重建材料蓄热系数的三维热层析成像定量评估方法,并与脉冲相位热成像法以及主成分热成像法的后期处理结果进行分析比较。实验结果表明,三种方法均能够提高缺陷的检测能力,但三维热层析成像方法可以实现壁画内部病害分布的定量三维评估。最后对其中一整幅壁画进行三维热层析成像,所提方法可以实现空鼓、裂纹、墙体支撑结构的检测和评估,可为壁画揭取搬迁、修复保护及壁画研究提供有用的评估手段和参考信息。
成像系统 方波激励红外热像法 无损检测 热层析 壁画检测 文物保护 光学学报
2021, 41(16): 1611002
1 西南交通大学 光电工程研究所, 成都 610031
2 成都大学 现代教育技术中心, 成都 610106
为了高精度、快速和实时测量冶炼炉中的CO气体浓度，采用1.58μm波长的分布反馈激光器和扫频技术来测量CO的吸收峰值处的谐波，理论分析了1次谐波和2次谐波最大值的混合计算来表示气体浓度的结果和实验验证，取得了扫描频率、调制度与谐波相对强度的数据。结果表明，这种混合计算方法有效克服了激光器的老化、离散性和调制度波动对测量结果的影响，测量的相对误差在小信号调制时呈现线性规律增加；在大信号调制时，呈指数规律增加，而随着电流频率转移因子增大而相对误差增大。利用吸收谱线在特殊频点的1次谐波和2次谐波强度的混合计算方法，能够高效、快捷、实时和高精度测量CO气体浓度。
测量与计量 光谱学 光谱技术 气体浓度 可调半导体谐激光器 谐波强度 measurement and metrology spectroscopy spectroscopy technology gas concentration tunable diode laser harmonic intensity
1 清华大学 电子工程系 光电子国家重点实验室, 北京 100084
2 中国科学院 半导体研究所 半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
为了研究放大反馈激光器全光时钟提取的性能，采用单边带相位噪声功率谱积分的方法，对40Gbit/s无恶化信号和噪声恶化信号分别进行了时钟提取实验，计算了所提取时钟的时间抖动。同时还测量了放大反馈激光器的锁定范围。通过实验取得了恶化前后所提取时钟的时间抖动分别为130fs和150fs，放大反馈激光器的锁定范围为234MHz。结果表明，基于放大反馈激光器的全光时钟提取方案对噪声恶化具有较强的容忍度，而且具有较宽的锁定范围。这一结果对于全光时钟提取技术的进一步发展具有重要意义
光通信 全光时钟提取 放大反馈激光器 时间抖动 锁定范围 optical communication all-optical clock extraction amplified feedback laser timing jitter locking range
在高速列车运行过程中，车轮作为最主要的承载部件，极易出现踏面擦伤等缺陷测。本文介绍了安装在钢轨上的多通道在线式加速度传感器检测系统，该方法以Cyclone 系列FPGA 为核心控制模块，完成与后端DSP 数字信号处理器间的通信，实现车轮踏面损伤的测量，并对现场采集到的数据进行处理分析。实验结果证明，本系统能够实现对多通道车轮踏面振荡数据实时采集、转换控制和数字信号处理，有效保障了列车的安全运行。
车轮踏面 擦伤检测 数据采集 tread scratch detection FPGA FPGA data acquisition DSP DSP
1 西南交通大学 物理科学与技术学院, 成都 610031
2 西南交通大学 信息科学与技术学院, 成都 610031
为了探讨超短光脉冲在分布式光纤放大器中的传输放大特性及影响因素, 建立了光脉冲在光纤放大器中的基本传输方程, 以掺镱光纤放大器为例, 采用分步傅里叶变换法对放大器中光脉冲的演变进行了模拟, 讨论了初始啁啾和增益色散的影响。结果表明, 当光脉冲在分布式光纤放大器中传输时, 光纤的色散、非线性效应均会影响脉冲的形状和频谱, 光脉冲初始啁啾也会对脉冲的传输状态产生影响; 对于宽频谱光脉冲, 增益色散相当于一种损耗机制, 应该考虑其影响。相关结果对光纤放大器的系统设计和优化具有一定的参考价值。
光纤光学 传输特性 分步傅里叶变换法 超短光脉冲 分布式光纤放大器 fiber optics propagation characteristic split-step Fourier transform method ultrashort optical pulse distributed fiber amplifier
西南交通大学 物理科学与技术学院,成都 610031
为了分析激光器调Q开关对无线光通信中信号脉冲的影响, 从激光形成的基本速率方程组出发, 在不同的Q开关函数模型下, 采用数值计算的方法, 对调Q激光器输出脉冲的功率和波形特性进行了理论研究和仿真实现, 取得了信号脉冲功率密度、脉冲宽度等仿真数据, 并将脉冲各项参量与通信系统中常用的升余弦滚降信号进行比较。结果表明, 调Q激光器输出脉冲有着较高的功率和良好的波形特性, 因而能够很好地适应长距离无线光通信, 并有效抑制码间串扰, 降低误比特率。
光通信 调Q脉冲 速率方程 升余弦信号 optical communication Q-switch pulse rate equations raised cosine roll-off signal
1 西南交通大学物理科学与技术学院,四川 成都 610031
2 西南交通大学信息科学与技术学院,四川 成都 610031
为了研究光脉冲在掺镱光纤放大器中的放大传输特性, 建立了光脉冲在分布式光纤放大器中的传输方程, 采用分步傅里叶变换法数值模拟了其传输状态,并着重讨论了频率失谐对光脉冲特性的影响。 结果表明:对于掺镱光纤放大器,随着在放大器中的传输,光脉冲在放大的同时被展宽, 产生变形,其功率谱加宽;当出现频率失谐时,光脉冲的放大能力减弱,并且失去输入时的对称性。 若光脉冲中心频率沿不同的方向偏离介质增益峰值频率,脉冲变形规律不同。因此在设计放大系统时应该考虑光纤放大器的色散、 非线性效应以及频率失谐对光脉冲传输特性的影响。
光通信 传输特性 分步傅里叶变换法 光脉冲 掺镱光纤放大器 频率失谐 optical communication propagation characteristics split-step Fourier transform method optical pulse ytterbium-doped fiber amplifier frequency detuning
1 西南交通大学物理科学与技术学院,四川 成都 610031
2 西南交通大学信息科学与技术学院,四川 成都 610031
光纤放大器用于补偿光信号在光纤中的传输损耗,是全光通信网中的核心器件。 建立了光孤子在分布式 光纤放大器中传输的物理模型,采用分步傅里叶变换法数值模拟了光孤子的传输放大特性,讨论了增益色散对 光孤子形状和频谱的影响。结果表明：在放大器的反常色散区,随着光孤子的放大,会不断地产生啁啾孤子, 孤子频谱会加宽并且产生振荡结构。放大介质的增益色散将会使光孤子幅度下降,宽度展宽,频谱窄化。因此, 光纤放大器的色散、非线性效应和增益色散均会对光孤子的传输特性产生影响。
光通信 传输特性 分步傅里叶变换法 光孤子 分布式光纤放大器 optical communication propagation property split-step Fourier transform method optical soliton distributed fiber amplifier
西南交通大学物理科学与技术学院, 四川 成都 610031
高速全光逻辑门是实现光分组交换、光计算和未来高速大容量光传输的关键器件,近年来受到广泛的关注。半导体光放大器(SOA)因为具备体积小、工作波长范围宽、响应时间短及良好的非线性特性等优点,成为研制高速全光逻辑器件的首选。采用分段模型分析了SOA的稳态增益饱和特性,通过数值求解载流子速率方程和光传输方程对其特性进行了仿真实现。结果表明,SOA在入射光功率不同时会表现出明显的非线性;在一定范围内增加光功率,SOA增益持续增加,继续增加入射光功率,SOA逐渐进入饱和吸收状态,增益反而降低。
半导体光放大器 增益饱和 全光逻辑 非线性特性 semiconductor optical amplifier gain saturation all-optical logic nonlinear characteristics
西南交通大学 物理科学与技术学院, 成都 610031
为了研究温度变化对CO吸收光谱线的影响, 首先从吸收光谱原理出发, 采用理论分析的方法, 并利用高分辨率分子透射吸收数据库得出与温度有关的CO吸收光谱线谱线强度、综合加宽线型函数和吸收系数, 然后通过MATLAB数值仿真出温度与CO吸收光谱线的谱线强度、综合加宽线型函数和吸收系数的变化关系曲线, 并分析讨论温度与它们的关系。结果表明, 温度对CO吸收光谱线的影响, 特别是对综合加宽线型函数的影响是复杂的, 并且不同激光频率还会影响线型函数和吸收系数随温度的变化关系, 这对于实际应用中CO的吸收与测量具有重要的参考价值。
光谱学 吸收光谱线 吸收光谱原理 谱线强度 线型函数 吸收系数 spectroscopy absorption spectral lines principle of absorption spectra spectral line intensity line shape function absorption coefficient
