中国电子科技集团公司 第二十九研究所, 成都 610036
针对基于波分复用技术的多通道射频光传输模块的通道间隔较小时, 因四波混频效应产生的带宽内杂散信号和高低温下波长漂移导致通道增益波动大的问题, 基于四波混频原理和光发射机波长调谐原理, 设计了多通道射频光传输模块增益波动和带内杂散解决方案, 采用波长组合的优化算法计算出满足要求的一组波长值, 通过温度调谐光发射机波长, 并使用一种基于调谐波长的调试系统进行了实验验证。实验结果表明: 该方案可以将杂散信号调试到工作带宽之外, 且同通道、同频点的全温增益变化小于2 dB。
射频光传输 四波混频 杂散信号 波长漂移 波长调谐 radio frequency optical transmission, four wave mi
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 河南工业大学粮油食品学院, 河南 郑州 450001
3 广东星创众谱仪器有限公司, 广东 广州 510000
在近红外光谱分析过程中, 单台仪器在不同时间的波长变化及多台仪器间的波长一致与否会对化学计量学定标模型的校正及传递效果产生影响, 上述问题可以统一为波长漂移对定标模型的影响。 以分析小麦粉中粗蛋白含量为例, 首先结合不同谱区光谱数据, 利用偏最小二乘回归(PLSR)方法建立了两个定标模型。 再由计算机生成不同类型、 不同幅度的波长漂移信息, 并叠加至验证集样品光谱中, 使新光谱相对于定标集光谱产生波长漂移信息。 通过考察原定标模型对新光谱的预测与校正情况, 研究了波长漂移对PLSR定标模型的影响。 结果表明: 相对于定标集样品光谱, 验证集光谱中无波长漂移信息时, 模型的预测标准差(RMSEP)不超过0.3%, 预测相关系数不小于0.98; 验证集样品光谱在不同波长处的波长漂移信息为一恒定值时, 模型的RMSEP会随波长漂移幅度的增大而增大, 波长漂移量为-32 cm-1时对应RMSEP为3.69%, 预测相关系数变化不大; 当验证集样品光谱在不同波长处的波长漂移信息随机变化时, 基于长波区光谱所得原始模型的预测结果几乎不受影响; 当含有不同波长漂移信息的一系列样品光谱加入到定标集对长波区PLSR分析模型进行校正时, 校正后模型的RMSEP为0.3%, 几乎不受波长漂移信息的影响, 但模型的回归因子数从3显著增大到8, 其稳健性变弱; 总的来说, 当仪器存在波长漂移且幅度不大时, 模型预测相关系数几乎不受影响, 可通过对预测结果的校正来改善RMSEP, 以保证分析结果的准确性。 该研究为确定仪器设计参数及分析方法的操作规程, 提高近红外光谱分析结果的可靠性提供了实验依据。
近红外光谱 波长漂移 小麦粉 偏最小二乘回归 Near-infrared spectroscopy Wavelength drift Wheat flour Partial least square regression
1 华北电力大学 电子与通信工程系, 河北 保定 071003
2 华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室,河北 保定 071003
3 华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室, 河北 保定 071003
针对光纤布喇格光栅(FBG)传感系统的中心波长漂移问题, 提出一种基于极限学习机(ELM)的FBG波长漂移量预测和泛化方法。该方法通过构建中心波长与波长漂移量的映射关系训练神经网络, 实现对波长漂移量的预测和泛化。实验结果表明: 该方法对FBG波长漂移量的预测误差小于1 pm, 泛化误差小于2 pm, 为FBG传感系统的现场校准提供了有益的探索。
光纤布喇格光栅 波长漂移 极限学习机 预测 泛化 fiber Bragg grating wavelengthshift extreme learning machine predict generalization
1 北京信息科技大学 光电测试技术及仪器教育部重点实验室, 北京 100192
2 北京信息科技大学 光纤传感与系统北京实验室, 北京 100016
3 天津大学, 天津 300072
为了探究调制光栅Y分支（MG-Y）激光器在光纤传感应用中的温度适应性, 设计并搭建了波长稳定性为0.6pm的测试系统, 分别对MG-Y激光器内外不同温度下的波长特性进行分析, 采用25℃温度下20pm间隔的查找表进行实验。结果表明当内部温度为25℃、外界温度在-20~50℃范围内以10℃步进时, 92.30%的波长漂移量在±7pm内, 内外温差±5℃范围内波长最大漂移量为3pm; 当外界温度为25℃、内部温度在25~30℃范围内以1℃步进时, 波长调谐段切换处会出现跳模现象, 调谐段内近似线性调谐, 调谐系数区间为85~115pm/℃, 证明MG-Y激光器的最佳温度应控制在内外温差±5℃范围内, 为解决温度变化造成的波长漂移问题提供了参考。
MG-Y激光器 温度特性 波长漂移 温度控制 modulated grating Y-branch laser temperature characteristics wavelength drift temperature control
1 生态环境部卫星环境应用中心国家环境保护卫星遥感重点实验室，北京 100094
2 中国科学院空天信息创新研究院航空遥感中心，北京 100094
3 中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室，陕西 西安 710119
通过模拟高光谱遥感器通道中心波长漂移前后的典型植被红边区间反射率，定量分析通道中心波长漂移对红边光谱的影响。结果表明，通道中心波长漂移导致植被红边区间反射率曲线出现多处尖峰、抖动，使植被反射率曲线在本不具有特征吸收的区域变得不光滑，并与红边位置误差呈显著线性关系，决定系数R2达到0.99。10 nm分辨率的高光谱遥感器，存在1，3，5 nm的通道中心波长漂移量时，给植被红边区间反射率造成的最大误差分别为1.46%、4.49%和9.57%，所获取的植被红边将分别“蓝移”0.75，2.60，5.52 nm。通道中心波长漂移会导致红边伪漂移，或对植被受胁迫引发的红边漂移造成“掩盖”或“强化”效应，进而影响基于高光谱遥感数据的植被受胁迫状态等指标的监测精度。高光谱遥感器通道中心波长漂移是红边漂移不可忽视的来源，精确的光谱定标是植被红边光谱相关定量化应用的重要基础。
遥感 红边光谱 高光谱遥感器 中心波长漂移 辐射传输模型 光学学报
2021, 41(14): 1428003
1 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程中心, 北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
为了提高半导体激光二极管的输出功率和可靠性,通过在有源区两侧势垒层和波导层之间引入高禁带宽度的GaAsP,抑制有源区载流子的泄漏,极大地改善了器件的性能。研究结果表明:在10~40 ℃温度范围内器件特征温度从原来的150 K提高至197.37 K(-75.76 ℃),峰值波长随温度的漂移系数为0.207 nm/℃;条宽200 μm、腔长2000 μm的9XX nm激光二极管可靠性工作的最大输出功率高达14.4 W;器件在注入电流为7 A时取得71.8%的最大电光转换效率,斜率效率为1.21 W/A。器件在恒定电流下的加速老化测试显示激光二极管可靠性工作寿命达2000 h以上。
激光光学 激光二极管 载流子泄漏 特征温度 波长漂移 寿命
1 中国科学院半导体研究所, 北京100083
2 中国科学院大学, 北京100049
半导体激光器(LD)的工作波长是随温度变化的, 对LD进行温控是扩展全固态激光器(DPSSL)正常工作温度范围的常用方法, 但常用的控温方法在-50 ~70 ℃的宽温区范围存在体积大、能耗高、效率低等问题。通过实验测试得到GaAs量子阱激光器的波长温度漂移系数为0.25 nm/℃, 分析了Nd:YAG晶体吸收谱的多峰特性。提出采用高温时工作波长为808 nm的GaAs 量子阱激光器作为泵浦源, 利用Nd:YAG晶体的795.7 nm和808 nm的两个吸收峰, 通过分段加热控温降低温控功耗的方案。实验结果显示: 全固态激光器在两个吸收峰处得到的输出脉冲特性基本相同, 在温度较低时, 分段控温的加热功率减小了4.7 W, 接近不分段最大加热功率的一半。
全固态激光器 波长漂移 温控 DPSSL wavelength drift Nd:YAG Nd:YAG temperature control 红外与激光工程
2019, 48(4): 0405004
1 中国科学院国家空间科学中心 空间环境探测研究室, 北京 100190
2 中国科学院大学 天文与空间科学学院, 北京 100049
3 中国科学院空间环境态势感知技术重点实验室, 北京 100190
4 天基空间环境探测北京重点实验室, 北京 １００１９０
高光谱成像探测仪在轨波长漂移和性能衰变是有效载荷在轨长期工作必须解决的问题。利用太阳辐射光谱和大气后向散射辐射光谱中特有的Fraunhofer吸收线可作为星上波长定标的基准。针对波长定标精度需求, 优选出高精度的太阳参考光谱, 用仪器狭缝函数卷积后初选出87条Fraunhofer吸收线, 并分析了由Fraunhofer吸收线分布非均匀性引起的系统误差, 以及由仪器探测能力不同而产生的随机误差。综合最大偏差和RMS, 确定了在满足定标精度优于0.01 nm的条件下, 可用的76条太阳Fraunhofer线的精确位置。该研究为高光谱成像探测载荷在轨高精度波长定标奠定了基础。
波长漂移 波长定标 太阳参考光谱 太阳Fraunhofer线 高光谱成像 wavelength shift wavelength calibration solar reference spectrum solar Fraunhofer lines hyper-spectral imaging 红外与激光工程
2019, 48(3): 0303006
安徽大学光电信息获取与控制教育部重点实验室, 安徽 合肥 230601
提出并制作了一种基于法布里珀罗腔的非膜片式全光纤结构音频传感器。通过对该音频传感器的音频信号响应特性进行测试,实验结果表明该传感器在噪声限制下,最小可检测声压可达38.9 μPa/Hz1/2, 且由于采用是全光纤结构因而具有良好的温度稳定性,相比于膜片式光纤音频传感器,其结构简单,容易制作,并且具有良好的线性声压响应等优点,表明该传感器在音频检测领域具有潜在的应用价值。
纤维与导波光学 音频传感器 法布里-珀罗腔 波长漂移 fiber and waveguide optics acoustic sensor Fabry-Perot cavity wavelength shift
