摘要：光纤磁场传感器具有抗干扰能力强、小型化、低成本等技术优势。为了实现对空间磁场矢量的测量,基于磁光晶体提出了一种光纤三维磁场传感器。然后,设计和构建了光纤三维磁场传感器传感探头,搭建了光纤三维磁场测量系统。分析基于磁光晶体光纤三维磁场传感器的非正交误差,通过对基于磁光晶体的光纤三维磁场传感器三个传感单元两两夹角的准确测量,对系统三轴非正交误差进行标定补偿。实验测试装置利用一对通电线圈构建一维磁场对光纤三维磁场传感器系统进行三维正交标定,三轴标定精度分别为0.19°、0.26°和0.22°。实验结果表明,该基于磁光晶体光纤三维磁场传感器可实现0.2μT磁场强度分辨率和0.5°角度分辨率的磁场矢量测量。

摘要：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。

摘要：在偏振敏感光纤系统中,光纤双折射是重要的参量。基于压电陶瓷的单模光纤(single-mode fiber,SMF)拉伸器是光纤系统中引入应变、光程或相位变化等常用的器件,而少有人关注过光纤拉伸器引入的双折射特性。本文提出基于分布式偏振分析的SMF拉伸器双折射特性表征方法,结合全穆勒矩阵分析和光频域反射仪技术,可以得到SMF拉伸器缠绕光纤的分布式双折射特性。实验得到:在光纤拉伸器使用过程中,光纤双折射随驱动电压增大而增加;当光纤拉伸器缠绕光纤表面不平整时,可引入更高的基底双折射,且在施加驱动电压时,基底双折射增加更加明显;设计合适的拉伸机构和光纤缠绕方法,能有效地避免光纤拉伸器使用过程中双折射的改变,但可能会引入较强的基底双折射。本文研究结果对于在偏振敏感光纤系统中使用光纤拉伸器时系统性能的评估及优化具有指导意义。

摘要：提出并实现了一种工作在2050 nm波段的单纵模窄线宽掺铥光纤激光器。使用3个耦合器组成的新型复合双环腔抑制密集的多纵模,结合未泵浦的掺铥光纤(作为饱和吸收体),实现了激光的单纵模激射和窄线宽输出。实验结果表明:室温下,激光器的中心波长为2048.76 nm,光信噪比为68 dB。通过60 min的连续测量,得到激光的输出功率波动不大于0.15 dB,中心波长漂移不大于0.02 nm,证明了所设计的激光器具有良好的波长稳定性和功率稳定性。使用基于3×3光纤耦合器的相位解调系统对激光器的频率噪声特性进行测量,并进一步结合β分割线法测量线宽。当测量时间为0.001 s时,激光器的线宽为9.17 kHz。当频率高于1 MHz时,相对强度噪声低于-125.69 dB/Hz。该激光器在激光雷达和空间光通信系统中具有广阔的应用前景。

摘要：设计并演示了一种2μm波段高信噪比混合复合谐振腔型单纵模(SLM)掺铥光纤激光器(TDFL)。混合复合谐振腔由基于3个均匀光纤布拉格光栅(FBG)和2个光纤耦合器(OC)的非对称线形复合四腔和基于另外2个OC的双OC环形腔组成。基于游标原理,非对称线形复合四腔可以实现激光SLM选择。双OC环形腔作为窄带滤波器,进一步确保激光器长时间SLM稳定运行。采用放大的1567 nm激光泵浦掺铥光纤,当泵浦功率为2.80 W时,激光输出中心波长为2049.160 nm,输出功率为15.47 mW,光信噪比高达75.65 dB,200 min测量时间内波长和功率波动分别小于0.005 nm和0.85 dB,10 min测量时间内激光可以保持稳定的SLM运行,激光器的阈值泵浦功率和斜率效率分别为1.75 W和1.43%。提出的TDFL在自由空间光通信、激光雷达、光学传感等领域具有潜在的应用价值。

摘要：因磁光开关的开关速度快、可靠性高、串扰小等特点,提出一种基于光纤磁光开关的时分复用全固态激光雷达。分析了基于光纤磁光开关的时分复用全固态激光雷达的成像原理,实验测试影响激光雷达性能的磁光开关相关性能参数,包括延迟时间、开关上升沿时间、插入损耗、回波损耗。随后,基于1×8光纤磁光开关搭建了时分复用全固态激光雷达实验系统,通过磁光开关将光路切换到二维光束阵列不同位置的光纤通道中,基于飞行时间(ToF)测距技术实现了激光雷达的快速三维成像。最终,通过对空间目标构建三维点云图,验证了该雷达系统的全固态三维成像能力,实现了510.3 Hz的扫描频率和0.36°的角度分辨率,并通过微平移台可将角度分辨率提高到0.18°。与micro-electro-mechanical system(MEMS)和光学相控阵的光束成像技术相比,所设计的技术方案具有成本低、能量利用率高和光束质量高等优点。

摘要：傅里叶域锁模是一种可以同时获得快速频率或波长扫描和高质量激光输出的方法。以掺铒光纤激光器为例,首次系统性地论证了傅里叶域锁模扫频激光器的研究方法,主要内容包括激光谐振腔长与扫描滤波器速率匹配、腔内色散管理、扫描滤波器性能表征、激光增益介质特性分析、激光器系统设计等理论、原理及方法研究过程,以及激光极限锁模范围、单向扫描性能、不同延迟光纤和滤波器驱动频偏对激光输出功率影响、不同扫描方向激光瞬时线宽受滤波器驱动频偏影响等实验研究与讨论过程。同时,首次演示了以掺铒光纤为激光增益介质且波长扫描范围为3.072 nm、光信噪比为57.31 dB、扫描速率为62.918 kHz、瞬时线宽为4.28 GHz的高质量傅里叶域锁模扫频光纤激光输出,并讨论了其性能进一步提升方法。本文对于初步接触傅里叶域锁模扫频激光技术的研究人员具有重要的指导意义。

摘要：搭建了一个连续波高功率掺铥光纤激光器,并进行了生物组织切割研究。利用自制光纤光栅搭建了线形腔掺铥光纤激光种子源,种子源输出波长为1941.10 nm,光信噪比为75 dB,50 min内的波长抖动和功率抖动分别小于0.04 nm和0.265 dB,斜率效率和最大输出功率分别为5.6%和186 mW。基于主振荡功率放大结构,分别搭建了前置光放大器和主光放大器,两放大器的斜率效率分别为14.3%和35.86%,经过两级放大后得到21.9 W的激光输出。利用经光束整形后的激光光束进行了生物组织切割实验。设计了多组实验观察该激光器在不同功率和移动速度情况下,切割深度的变化情况。实验表明该掺铥光纤激光器具有良好的切割作用,在生物医学领域具有应用潜力。

摘要：TCP/IP协议作为互联网最常用的通信协议,提供了可靠的数据传输、有序的报文交付和流量控制。然而,这些通信特性也随之带来了复杂性和高延迟的代价。虽然对于一些互联网应用程序来说,延迟并不是关键问题,但对于数据中心等对延迟敏感的用户来说,低延迟通信是最为关键的需求。设计了一种基于FPGA的TCP协议栈,通过改进TCP握手机制,减少了握手过程中的往返时间。对传统TCP协议栈的改动很小且保证了TCP协议的完备和可靠。实验表明与同样基于FPGA的TCP硬件协议栈相比,通信延迟上的性能最大提升可达44.7%。与基于高性能网络测试仪平台的软件协议栈相比,平均提升可达81.7%。

摘要：近年来,工控领域面临着愈发严峻的安全形势。为了提高系统安全性,工控处理器引入拟态安全TOE。拟态安全TOE需要对3路异构处理器的TCP下行数据等长切片,而TOE接收的3路异构处理器下行数据存在时间和帧长差异问题,这极大影响了切片模块的性能。提出了事件驱动的高速切片机制,减少切片模块对系统通信的延迟;通过基于指针的环形链表缓存等长切片值,可以匹配处理器间898μs左右的时延差异。实验表明TCP下行的切片速率832.148Mbps,满足异构系统需求。