摘要：基于偏振调制器(PolM)设计并实现具有可变系数特性的可调谐微波光子滤波器,通过理论计算与实验证实了设计方案的可行性。PolM可以对输入的微波信号实现两路正交反相的相位调制,经强度调制转换后,可以拍频恢复出原来的微波信号。仅需通过调节偏振控制器(PC)控制光信号的检偏方向,即可实现恢复出的微波信号π相位变化,进而实现滤波器抽头系数的正负变化。利用偏振分束器(PBS)实现两路光信号检偏和合并的同时,能够有效地避免两路光信号之间的干涉。通过调节光路中的光可调时延线(OTDL)改变两路光信号间的时延差,能够改变滤波器的自由光谱范围(FSR),实现滤波器的可调谐。通过实验验证了时延差分别为300ps和400ps两种情况下正系数和负系数微波光子滤波器的频率响应,与理论计算值相吻合,验证了方案正确性。

摘要：针对以金属铝作反射介质的铁电液晶光寻址空间光调制器,提出了一类光-光等效电路模型,达到拓展电路模型到调制器光电响应特性研究的目的.擦除光对光电响应特性影响的模拟结果表明,擦除光能极大加快信息的擦除速度,帧速2.2kHz,写入光强10mW/cm2时,取擦除光强为10mW/cm2,恰能将信息擦除.擦除光能有效抑制调制器的非期望输出光功率和调节器件的光电响应速度;对应于无擦除光注入的情况,注入1mW/cm2擦出光使非期望输出光功率下降77%,响应速度减慢9%.通过设计肖特基势垒高度,擦除光可实现对读出光的开关和灰度调制等功能.给出了实现灰度调制功能的实例.由该模型得到的仿真实验结果在趋势与量级上均与有关文献的实测结果一致.

摘要：随着高速铁路的迅速发展,列车的运行安全与运营效率愈发重要。干净的电磁环境是铁路安全运营的重要保障,将显著提升运营效率和减少安全事故隐患,因此针对铁路无线通信系统进行宽带电磁干扰检测极为重要。以光子学技术集成创新为思路,研发铁路电磁干扰检测系统,充分融合宽带射频光子前端、远程光载无线传输链路、密集型光波分复用技术及多域信号联合处理四种高性能技术,实现高速铁路沿线电磁干扰的分布式、远程、实时、多域高精度检测。进而,将该系统应用于铁路现场测试,以GSM-R通信系统电磁干扰检测为例,分别在成渝高铁与成昆二线完成单点试验测试和分布式网络系统验证。结果表明该系统可以成功识别铁路通信网络内的带内、邻道和带外干扰并及时做出预警,为列车的安全运营提供可靠保障。

摘要：通过构建两个正交的光功率比值,以光子技术实施微波频率测量。首先,待测微波信号经外调制器加载到连续光源上,在单边带载波抑制调制下仅得到单个光边带;以光学梳状滤波器对其进行滤波处理,在输出端检测得到随微波频率增大而呈现余弦函数和正弦函数变化趋势的两个光功率;将这两个光功率与参考光功率进行比较后,进而得到余弦函数型和正弦函数型两个光功率比值,即正交光功率比值。基于这两个正交光功率比值,可以在整个梳状滤波响应的自由频谱区内检测出唯一的频率值。进而设计了两种具体方案来实现这一测频思路:两个连续光源和单个光学梳状滤波器的组合;或者单个连续光源和两个光学梳状滤波器的组合,并从实验上验证了方案二的可行性。与已报道的类似方案相比,设计的测频方案扩大了测频范围,尤其是在级联或并联型测频结构设计中具有潜在应用前景。

摘要：针对余弦型Y分支光波导结构,借助有限差分光束传播方法(FD-BPM)来模拟光波的传输过程,以获得最小传输损耗对应的重要结构参数值(波导宽度、过渡区长度、分支高度)。首先根据损耗的变化趋势,确定每个参数对应最小损耗的取值区间.并确定一个联合最优区域。进而在此区域内针对实际器件提取折射率来对各参数进行详细的定量分析,逐一锁定最优参数值,波导宽度10μm、过渡区长度6mm和分支高度80μm,这组参数对应分支的损耗远低于直接转向分支。此分析方法对于Y分支的结构设计和性能有所裨益。

摘要：基于偏振调制和光的干涉原理,设计了同时具有正系数和负系数特性的微波光子滤波器,并通过搭建实验模型证实了方案的可行性.利用偏振调制及光的偏振特性实现载波和一阶边带的正交偏振,并通过改变偏振调制器的偏置电压分别对载波和一阶边带引入相移.当载波和一阶边带的相位差为0°或90°时,利用保偏光纤快慢轴上两正交偏振光在同一偏振态上的干涉效应,分别对应实现具有负系数或正系数特性的微波光子滤波器.最后,测量并验证了0～15 GHz频率范围内滤波器的频率响应.

摘要：针对传统测井传输方案的不足,设计了一种高温测井信息光纤传输方案。采用TI公司MSP系列低功耗单片机作为井下测控芯片,高温光模块为信号收发器,耐高温光纤为传输介质。上位机不仅能向下发送命令来控制井下钻机和传感器,也可将该链路回传的测井信息(比如温度、压力、电阻值等)显示出来。实验结果表明,该方案不仅能够长时间在高温工作环境下(110℃)实现测井信息的远距离宽带传输(可达2Mbit/s),而且能够提供灵活的扩展方式,使占用空间更少、重量更轻。

摘要：提出用电路模型实验的方法对铁电液晶基相位编码系统进行材料参量设计.建立了编码系统中关于相位分析的铁电液晶电路模型.以铁电液晶材料的典型参数(自发极化强度、转动粘滞系数以及液晶薄膜厚度)为参变量,给出了稳态方位角(表征外加电场引起的铁电液晶折射率变化)与各参变量间的依赖关系,以及各参变量对调制速率的影响.实验结果表明:调制速率随自发极化强度的提高而增加,随转动粘滞系数、液晶薄膜厚度的提高而减慢.控制自发极化强度取值大于38nC/cm3,转动粘滞系数小于210mPa.s,液晶薄膜厚度小于24μm可使稳态方位角满足基于相位编码系统提出的参考值.

摘要：面向复合机器人操作、转运对于导航定位精度和稳定性的重要需求,融合激光雷达与视觉定位设计了一套高精度导航定位系统,有效克服了激光雷达灵活导航或视觉标志物高精度定位单一功能的局限性。该系统分两阶段实现高精度定位导航。首先,利用SLAM(simultaneous localization and mapping)算法实现环境地图的构建;其次,通过激光雷达、IMU(inertial measurement unit)实现第一阶段灵活定位导航,并添加三维激光雷达来增强避障功能;最后,利用视觉识别方法实施第二阶段的高精度导航定位,将精度进一步提高到10 mm以内。实验结果表明所设计的复合机器人(移动平台和抓取机械臂)导航定位系统能够稳定运行,平均定位精度为5.1 mm,相较于调整前提升了82.7%,并在室内场景验证应用。

摘要：基于光纤的大传输带宽、微型传能通道、抗电磁干扰等优势,本文设计了一种光载信息能量同传方案.它基于光纤一体化分布式链路,结合微波光子模拟收发前端,同步实现能量远程配送与高频宽带信号的采集传输.首先,设计并测试了光纤传能(Power over Fiber,PoF)链路:高功率激光经多模光纤链路传输2 km后转换为百毫瓦级电能,为远端模块供电或电池充电.在此基础上,设计并测试了基于PoF的光载无线通信(Radio over Fiber,RoF)和电磁干扰检测链路.RoF链路实现了2.4 GHz频段的16QAM-OFDM宽带信号的2 km单模光纤传输;电磁干扰远程采集与监测链路实现了对高铁GSM-R(Global System for Mobile Communications-Railway)无线频段的带内干扰、邻带干扰和带外干扰的检测与识别等.相关方案和系统在易燃易爆、强电磁干扰、强辐射等特殊场景具有重要应用价值.