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Abstract
National Key Laboratory of Tunable Laser Technology, Institute of Opto-Electronics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China
Fast and stable phase control is essential for many applications in optics. Here, we propose an all-fiber all-optical phase modulation scheme based on a Fabry–Perot interferometer (FPI) and an Er/Yb co-doped fiber (EYDF). By using the EYDF as an F-P cavity via rational design, a phase shift with a modulation sensitivity of 0.0312π/mW is introduced to the modulator. The phase shifts in the EYDF consist of a thermal phase shift and a nonlinear phase shift with a ratio of 19:1, and the corresponding temporal responses of the modulation are 204 ms and 2.5 ms, respectively. In addition, the compact FPI is encapsulated to provide excellent stability for the modulator.
in-line Fabry-Perot interferometer nonlinear phase shift all-optical phase modulation Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 041901
1 新疆大学 电气工程学院，乌鲁木齐 830047
2 新疆极端环境电子学重点实验室，中国科学院 新疆理化技术研究所，乌鲁木齐 830011
3 中国科学院 近代物理研究所，兰州 730000
4 西安交通大学 核科学与技术学院，西安 710049
PREF装置是中国科学院新疆理化技术研究所与近代物理研究所联合设计建造的10～60 MeV质子同步加速器，属于国内唯一的位移损伤效应模拟试验专用装置。针对该装置的扫描磁铁电源输出电流频率200 Hz、跟踪误差小于≤±5×10−3的技术要求，采用三组H桥串联拓扑方案，通过移相控制，基于脉宽调制实现技术要求。经仿真与测试结果表明：电源能够输出峰-峰值为±420 A，幅值与频率均连续可调的高精度三角波电流，满足工程应用要求。
扫描磁铁电源 跟踪误差 三组H桥串联 移相控制 脉宽调制 scanning magnet power supply tracking error three stage H-bridge series phase shift control pulse width modulation 强激光与粒子束
2024, 36(3): 034002
广东工业大学信息工程学院，广东 广州 510006
提出一种可重构微波光子混频器的设计与研究方案，该方案仅通过改变驱动信号和直流偏置电压，即可重构生成线性调频信号、变频信号或移相信号。其中，生成的线性调频信号具有三个波段，带宽最高可提高四倍；上、下变频信号可同时生成；获得的移相信号相位可在0~360°连续调谐。仿真结果表明，该方案可生成频率11 GHz和带宽2 GHz、频率18 GH和带宽4 GHz，以及频率29 GHz和带宽2 GHz的线性调频信号，脉冲压缩性能良好；可同时生成频率32 GHz的上变频信号以及8 GHz的下变频信号，电杂散抑制比高于30 dB；亦可生成0~360°相位连续可调的移相信号，且功率波动在0.1 dB以内，系统的无杂散动态范围达到。
光通信 微波光子 混频 线性调频 移相 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0523003
针对无法实现先验的边缘检测场景，并解决边缘提取效率过低的问题，提出一种更高效的基于傅里叶单像素成像的亚像素级边缘检测方法。该方法结合快速傅里叶单像素成像，减少图像算法的相移步数，在原有四步相移的基础上分别实现了三步相移与两步相移边缘检测。该算法上的改进能够在同等采样数下扩大参与边缘提取的频谱宽度，从而提升边缘提取效率。数值仿真结果表明，与四步相移亚像素级边缘检测相比，无噪声条件下两步相移在 655~13100次左右的采样数区间内峰值信噪比增长幅度高出 2.27dB，噪声条件下低于 0.054噪声浮动比率时两步相移方法可以获得比四步相移更高的边缘提取质量。该方法可以一定程度上提升边缘提取效率，同时促进单像素成像领域与图像处理方向的技术交叉和应用化发展。
单像素成像 边缘检测 傅里叶变换 相移算法 亚像素平 single pixel imaging edge detection Fourier transform phase shift algorithm sub-pixel translation
1 中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
2 西北大学 信息科学与技术学院, 陕西 西安 710127
该文提出了一种基于声表面波延迟线的相位解调器, 其原理是利用声表面波延迟线将调相信号转换为调幅信号, 并采用“延迟相加”的方法进行解调。该延迟线实现了频率2.695~3.000 GHz内1 μs的延迟时间, 解调器可以实现调制速率为500 kHz和1 MHz的二进制相移键控(BPSK)调制信号的解调。
解调器 表面延迟线 二进制相移键控 延迟相加 声电转换 demodulator surface acoustic wave delay line binary phase shift keying (BPSK) delay addition acoustic-to-electric conversion
1 南京信息工程大学自动化学院，江苏 南京 210044
2 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
二值条纹投影技术能够避免三维测量系统中非线性影响，降低测量误差，为了优化二值条纹正弦质量，提高测量精度，提出了一种二值编码结合误差扩散的三维测量方法。以单周期正弦条纹特定方式采样点作为二值编码对象，在时间域上对采样点进行等区间划分，使用误差扩散算法对各区间对应的灰度区域进行处理生成相应的二值图像，在投影仪聚焦投影状态下代替传统正弦条纹获取较高质量的相位信息。在此基础上，采用“S”形路径扫描改善了条纹正弦性。实验结果表明，所提方法生成的正弦条纹相比传统四步相移算法，能够有效提高测量精度，具有良好的正弦性。对比实验证实，所提算法优化后相位误差减少24.19%，正弦条纹质量进一步得到提升。
三维测量 二值编码 误差扩散 相移技术 光学学报
2023, 43(22): 2212001
1 河北工业大学 机械工程学院，天津 300130
2 赫德斯菲尔德大学 精密技术中心，赫德斯菲尔德 HD13DH
数字条纹投影技术由于其非接触、测量精度高等特点在生物医学监测、虚拟现实以及计算机视觉等领域中应用越来越广泛。但其仍存在一定局限性，例如测量深度范围受限和投影仪存在非线性误差。二值离焦技术很好地克服了条纹投影三维测量中的非线性问题，但二值图像的高次谐波分量会造成测量误差。文中提出一种基于抖动算法的多频相位选择方法，该方法利用离焦抖动技术减少二值图像的高次谐波，避免投影仪非线性误差的影响；同时采用不同抖动算法及扫描方向调制得到二值图像，通过对比周期为12~60 pixel范围内的条纹图像在25个离焦程度下的展开相位误差分布，筛选出相应图像频率的离焦选择范围，最终确定不同离焦程度下条纹频率的最优选择。对于深度为22.5 cm被测物体进行了实验，正确恢复了大深度物体的三维形貌。实验结果表明：文中所提出的方法能有效地扩展测量深度范围，从而实现大深度范围被测物体的三维形貌测量。
三维测量 条纹投影 离焦 抖动 相移法 three-dimensional measurement fringe projection defocusing dithering phase shift 红外与激光工程
2023, 52(8): 20230059
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information and Control Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao 266520, China
2 School of Automation and Information Engineering, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China
We propose a method for reconstructing non-diffuse surfaces based on the -phase-shifted two-plus-one phase-shifting method. First, we introduce a 2fH + a + 2fM + 2fL method for unwrapped phase extraction. Subsequently, we introduce a new set of -phase-shifted 2fH + a/2 + 2fM + 2fL fringe patterns with halved background intensity. The saturated pixels will be replaced with the unsaturated pixels in the -phase-shifted fringe patterns. Finally, we analyze eight fringe replacement cases and give the corresponding phase calculation, and further give the general formulas. Experiments confirm that the sum of the phase error of the proposed method is 81.4% lower than that of the traditional method, and 61.5% lower than that of the adaptive fringe projection method.
non-diffusion π-phase shift two-plus-one phase shift Chinese Optics Letters
2023, 21(10): 101202
1 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心，河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心，河北 保定 071002
非偏振分光棱镜在干涉仪中引入的非线性误差将对仪器的测量精度产生不可忽视的影响，所以测量非偏振分光棱镜所引入的相移特性并探究其补偿方法是非常有意义的。基于琼斯矩阵描述偏振态的方法，设计、搭建了非偏振分光棱镜透射及反射相移的测量系统，并对反射相移进行了有效补偿，此外，还对相移的温度特性进行了实验探究。系统采用双光电探测器平衡探测的方法可以消除光源功率抖动的影响，具有探测精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。研究结果表明：非偏振分光棱镜的反射相移明显大于透射相移，将2个反射相移接近的非偏振分光棱镜进行组合后整体相移明显降低。此外，随着温度的变化，相移也会发生变化，相移的温度特性曲线中存在相移量最小的拐点，该方法有助于寻找非偏振分光棱镜的最佳工作温度。
分光棱镜 相位延迟量 相移补偿 温度特性 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1712002
