摘要：为研究混频器中信号光分光比对相干零差接收机性能的影响,建模分析了90°空间光混频器的信号光分光比对接收机锁相性能和通信性能的影响。数值模拟结果表明,信号光Q路分光比k0.5时,分光比存在最优值使锁相残余相位误差最小。根据分析结果设计了一种基于旋转半波片的分光比自适应调整系统,利用软件仿真研究了系统在不同分光比时的通信和锁相性能。结果表明,激光波长为1550nm,线宽为5kHz,通信速率为10Gbit/s时,通过旋转半波片使Q路的分光比在0.1〜0.6之间自适应调整,就能改变系统的锁相性能和探测灵敏度。当A=0.1时,探测灵敏度提高了2.56dB;当4=0.5时,锁相支路可实现的频差锁定范围为133MHz;当A=0.6时,锁相残余相位误差最小。仿真结果验证了该系统的可行性,同时为自适应调整分光比的90°混频器实用化提供了参考。

摘要：根据水下可见光通信长距离传输的需求,对水下光通信信道进行建模仿真,并设计了一种基于数字信号处理的高灵敏度水下光通信发收机。在发收机中采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)进行开关键控(OOK)调制、编码以及有限长单位冲激响应滤波器滤波(FIR)、自适应门限判决、滑动均值滤波等数字信号处理手段提高系统信噪比及误码性能,并在不同水质环境中进行水下光通信实验,对整体通信系统进行误码率分析,验证系统性能。实验结果表明,在满足误码率等于10^(-6)条件下,接收机灵敏度可以达到-38 dBm。实验证明该通信系统在码速率5 Mbps、误码率10^(-6)条件下在Ⅰ类水质中传输距离达到20 m,Ⅱ类水质中传输距离10 m,Ⅲ类水质中传输距离可以达到4.5 m。

摘要：大气湍流引起的光强闪烁效应会导致信噪比下降,严重影响自由空间光通信的正常工作。空间分集技术能够有效克服这种影响,为抑制12.7 km城市水平信道大气湍流光强闪烁,设计了空间分集接收发射系统,并对分集接收的最大比合并、等增益合并和选择合并方案的抑制效果进行了对比,结果表明等增益合并方案工程实现简单,抑制效果明显,相比于单路信号闪烁指数可降低至40.1%。最后,根据全天闪烁指数变化反演了大气折射率结构常数变化,与PAMELA模型的模拟结果对比,趋势相符。研究结果对提高自由空间光通信质量有着重要意义。

摘要：主振荡功率放大(main oscillation power amplification,MOPA)结构由于其光束质量良好和参数可调的优点,已成为高功率光纤激光器的主流设计之一。为了改善高功率掺镱光纤激光器(ytterbium-doped fiber laser,YDFL)的输出性能,提高系统的光-光转换效率,文中报道了一台基于915 nm泵浦激光器和双包层掺镱光纤(ytterbium-doped fiber,YDF)的MOPA结构全光纤高功率激光器。该高功率光纤激光器由电调制激光二极管(laser diode,LD)泵浦的种子激光器和掺镱光纤放大器(ytterbium-doped fiber amplifier,YDFA)组成。连续光(continuous wave,CW)工作模式下,激光种子源经过YDFA后,实现了中心波长为1069.96 nm的激光输出,最大平均输出功率可达945.9 W,MOPA激光器整机的斜率效率高达74.12%,具有良好的稳健性。该研究方案对研制高功率MOPA光纤激光器具有参考意义。

摘要：为了克服自由空间光通信系统中大气湍流、机械平台振动等因素的影响,提出了一种基于峰值功率反馈结合快速反射镜的章动耦合方案,并搭建了章动实验平台。通过快速反射镜引入一定频率和幅度的正弦扰动进行动态跟踪实验,结果表明,在跟踪状态且耦合效率不低于55%时,系统的最大耦合范围能达到1.1 mrad。同时设计的跟踪算法可以很好地校正大幅度扰动,使探测器接收光功率的均方误差由开环时的9.91%降低到闭环时的0.81%。测试了系统在不同信噪比下的章动耦合效率,结果表明,耦合效率随信噪比的降低而降低。

摘要：相干探测混频器是空间相干光通信系统的重要组件,主要作用是将信号光和本振光进行混频得到中频信号,进而对光信号进行放大,使探测器的灵敏度达到量子噪声极限。混频效率对中频信号的强度尤其重要,因此,假设本振光为理想高斯分布时,计算了信号光的不同振幅分布对混频效率的影响。通过设计一组光束整形镜将信号光的振幅分布变为高斯分布,从而实现高斯光和高斯光的相干混频。实验结果表明,带有整形元件的相干探测混频器可实现信号光与本振光相似的振幅分布,且相比均匀分布的信号光,混频效率提高了17个百分点。

摘要：火控系统是现代武器的核心,主要完成目标搜索、瞄准、跟踪、测距,自动提供弹道修正量,解算射击诸元、装定射角,并控制射击。火控动态系统性能的准确测试和动态校正十分重要。提出了光电法测试火控动态性能的思想,重点论述了光学动态跟瞄的原理与方法,并简述了研制成果的应用效果。

摘要：针对传统光谱偏振成像系统存在的结构复杂或有运动部件等问题,提出一种基于双Wollaston棱镜的静态光谱偏振成像系统结构。根据Stokes光谱调制理论,并利用双Wollaston棱镜的偏振特性与分光原理,设计了含有双Wollaston棱镜的静态光谱偏振成像系统。系统前置望远系统采用像方远心设计,后置偏振光谱分光系统采用物方远心设计,以实现光瞳匹配;整体结构均选用球面镜,且无运动部件,可同时获取目标的光谱和偏振信息,系统工作波段为450~900nm,焦距为275mm,口径为90mm,视场角为2.35°.分析结果表明:系统全视场调制传递函数在奈奎斯特频率90lp/mm处优于0.55,成像质量接近衍射极限,满足成像需求。

摘要：针对大口径光学系统中像差影响超分辨效果的问题,开展泽尼克波前像差对望远超分辨成像系统性能和超分辨局部视场影响的研究。设计四区型位相光瞳滤波器,在理想光学系统出瞳处分别加入离焦、像散、彗差和球差像差,逐渐增加幅值,通过分析不同类别和幅度的波前像差下焦面光强分布变化,研究超分辨成像性能和局部视场对不同种类像差的容忍程度。结果表明,离焦可以抑制超分辨旁瓣能量,提高超分辨倍率,但对局部视场影响较大;球差可以抑制超分辨旁瓣能量,增大局部视场;像散和彗差使光斑圆对称性明显下降,其中像散对局部视场的影响较为明显;同时加入适量离焦和球差时,超分辨旁瓣能量下降,超分辨倍率提高,且不影响系统局部视场。据此设计了一个F数为10,焦距为12 m的大口径光学系统,通过合理优化球差和离焦剩余量,实现了超分辨倍率由1.21倍到1.31倍的提升,最大旁瓣峰值由0.33下降到0.30,局部视场为38.28μm。

摘要：为了降低部分相干光光学系统设计的复杂度及成本,增加部分相干光应用的便捷性,提出了一种液晶空间光调制器的激光相干度及束散角复合控制方法。首先介绍了对激光光束进行相干度和束散角复合控制的基本理论和方法;然后分别设置了相干度和束散角检测实验,检测了本方法所调制激光光束的相干度和束散角的准确性。实验结果表明,采用液晶空间光调制器生成相干度为0.9 mm、束散角为7.5 mrad,以及相干度为1.5 mm、束散角为3.8 mrad的部分相干光束,其相干度与理论值相比误差在5%以内,其相干度均方根误差分别为0.027386和0.031314,峰谷值分别为0.084658和0.089103;其束散角与理论值相比误差在5%以内,其束散角均方根误差分别为0.022478和0.023186,峰谷值分别为0.081201和0.092130。可见,该方法可以实现高精度的相干度及束散角复合控制。