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用于气体检测的近红外半导体激光器温控系统 被引量:23
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作者 黄渐强 翟冰 +3 位作者 何启欣 叶玮琳 郑传涛 王一丁 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期36-41,共6页
为了降低软件设计复杂度并提高分布反馈激光器发光波长的控制准确度及稳定性,设计了一种用于气体检测的半导体激光器温度控制系统,它由数字信号处理器、温度设定电路、温度采集电路、模拟比例-积分-微分电路、半导体制冷器控制电路等模... 为了降低软件设计复杂度并提高分布反馈激光器发光波长的控制准确度及稳定性,设计了一种用于气体检测的半导体激光器温度控制系统,它由数字信号处理器、温度设定电路、温度采集电路、模拟比例-积分-微分电路、半导体制冷器控制电路等模块构成.利用该系统对用于水汽检测、中心波长为1 860nm的可调谐分布反馈激光器做了驱动实验,结果表明:该系统的有效控温范围为10℃~50℃,控温准确度为±0.05℃,温度稳定时间小于60s;改变温控系统的驱动电流和设定温度,测得的激光器工作波长呈现出良好的调谐特性;连续4天测得的4条光谱曲线几乎重合,表明该系统具有良好的稳定性. 展开更多
关键词 半导体激光器 温度控制 红外光谱学 模拟比例-积分-微分控制
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便携式点对点可见光通信终端的实验研究 被引量:23
2
作者 叶玮琳 郑传涛 +1 位作者 张红伟 吴祥坤 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1500-1506,共7页
利用开关键控-非归零码(OOK—NRZ)调制编码技术,设计并实现了一对基于ARM7处理器(LPC2148)的便携式点对点可见光通信(VLC)收/发终端。发送端由编码器、光源驱动器及单个白色发光二极管(wLED)构成,接收端由可见光探测器、信... 利用开关键控-非归零码(OOK—NRZ)调制编码技术,设计并实现了一对基于ARM7处理器(LPC2148)的便携式点对点可见光通信(VLC)收/发终端。发送端由编码器、光源驱动器及单个白色发光二极管(wLED)构成,接收端由可见光探测器、信号处理电路及解码器构成。实验研究了WLED的发射谱和可见光探测器的响应谱,测试分析了VLC信道的时域和频域的电一光一电(EOE)响应。阐述了系统结构和原理,编写了通信软件并制定了相关协议,实现了系统的软、硬件集成。利用研制出的通信装置,建立了点对点通信链路,并开展了数据通信实验。结果表明,在发送端,为了最大化地降低误码率(BER),WLED的调制系数应设置为0.68~1.00,即在一定的交流调制信号幅度下,需要向WLED提供合适的直流偏置电压;在接收端,在一定的阈值判决门限电压下,VLC传输呈带通特性。在所优化选择的系统参数下,系统的通信距离为0.5m,可达到的最快信息传输速率约为4Mbps,BER小于10^-6。利用多个WLED构成阵列光源,系统可进一步满足更长距离的通信需求,从而在室内、外短途通信方面具有潜在的应用价值。 展开更多
关键词 无线通信 可见光通信(VLC) 开关键控-非归零码(OOK-NRZ)调制 误码率(BER) 码元速率
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基于TDLAS的红外湿度检测中的小波去噪实验研究 被引量:22
3
作者 叶玮琳 郑传涛 王一丁 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期104-111,共8页
为了有效抑制可调谐二极管激光吸收光谱法(TDLAS)进行红外湿度检测中的噪声,采用多阈值小波去噪方法对测量通道和参考通道间的差分信号做降噪处理,然后基于数字锁相放大技术从去噪后的差分信号中提取二次谐波信号,最终根据谐波信号的幅... 为了有效抑制可调谐二极管激光吸收光谱法(TDLAS)进行红外湿度检测中的噪声,采用多阈值小波去噪方法对测量通道和参考通道间的差分信号做降噪处理,然后基于数字锁相放大技术从去噪后的差分信号中提取二次谐波信号,最终根据谐波信号的幅值大小确定湿度数值。给出了多阈值小波去噪算法的流程,并做了实验验证。分析显示,本文方法可有效抑制噪声的影响,在极低湿度条件下仍可较好地提取出二次谐波信号。利用制作的湿度检测系统,结合配备的密闭湿度环境,开展了检测实验。结果表明,采用小波去噪后,检测下限可由0.2%降至0.08%,极低湿度条件下(0.2%)的测量误差可由48%降至7.9%,其它浓度下的测量误差小于5%。同时,由于噪声被很好抑制,检测系统的测量标准差小了1个量级,从而改善了系统稳定性。本文的小波去噪方法也可用于具有类似机理的红外气体检测系统中以改善性能指标。 展开更多
关键词 红外检测 湿度测量 小波去噪 可调谐二极管激光吸收光谱法(TDLAS)
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离散多音调制可见光信道非线性失真及参数优化 被引量:22
4
作者 李艳婷 张红伟 +2 位作者 师星辰 郑传涛 王一丁 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期82-88,共7页
为了改善离散多音调制(DMT)点对点可见光通 信(VLC)性能,首先给出了 DMT技术原理并建立了实验装置,进而研究了16-相位键控(16-PSK)DMT信号直 流偏压和探测器偏置电阻对VLC信道非线性失真的影响。为了使VLC信道工作于良好的线 性区... 为了改善离散多音调制(DMT)点对点可见光通 信(VLC)性能,首先给出了 DMT技术原理并建立了实验装置,进而研究了16-相位键控(16-PSK)DMT信号直 流偏压和探测器偏置电阻对VLC信道非线性失真的影响。为了使VLC信道工作于良好的线 性区,优化得到了不同通信距离下系统的最佳直流偏压和探测器偏置电阻。在VLC信道响 应存在非线性失真和调节系统参数使其工作于线性区两种情况下,在0.2Mbit/s数据传输速 率下分别开展了通信实验,并测试了系统在不同通信距离处的误码率(BER )。结果显示,BER可 由未做参数优化时的10^-1量级降至10^-3量级;且在20-90cm通信距离范围内 BER几乎恒 定,表明系统稳定性也得到了明显改善。本文的实验测试和分析结果为进一步优化系统参数 及改进通信性能提供了数据依据。 展开更多
关键词 无线通信 可见光通信(VLC) 离散多音调制(DMT) 非线性失真
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数字正交锁相放大器的研制及其在甲烷检测中的应用 被引量:20
5
作者 刘慧芳 李彬 +5 位作者 何启欣 党敬民 于红艳 郑传涛 王一丁 潘教青 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期18-23,共6页
利用可调谐二极管激光吸收光谱技术检测气体浓度时,为了从红外传感信号中提取一次及二次谐波信号来表征气体浓度,研发了一种基于数字信号处理器的数字正交锁相放大器.介绍正交锁相放大原理,设计谐波提取算法,给出数字正交锁相放大器的... 利用可调谐二极管激光吸收光谱技术检测气体浓度时,为了从红外传感信号中提取一次及二次谐波信号来表征气体浓度,研发了一种基于数字信号处理器的数字正交锁相放大器.介绍正交锁相放大原理,设计谐波提取算法,给出数字正交锁相放大器的软硬件实现方案.利用配备的浓度为1%~5%的甲烷样品以及研制的锁相放大器,开展气体实验.实验结果显示,当甲烷浓度为5%时,在二次谐波对应的频率点处,测得的系统信噪比为34dB,表明设计的锁相放大器具有较好的性能;测得的二次与一次谐波信号峰峰值的比值与气体浓度成线性关系;考虑动态配气以及气体沿管道传输的时间,检测系统的响应时间约为96~98s;气体浓度为20 000ppm时,测试浓度波动范围为-92ppm^+118ppm;根据Allan方差预测的系统检测下限为29.52ppm.与模拟锁相放大器以及商用锁相放大器相比,本文研制的数字正交锁相放大器硬件结构简单、体积小、成本低、易于集成,在红外气体检测领域具有很好的应用前景. 展开更多
关键词 光电子学 红外光谱学 气体检测仪 红外吸收 数字锁相放大器 谐波分析 数字信号处理器
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离散多音调制可见光通信链路的极限速率 被引量:16
6
作者 李艳婷 李祝博 +2 位作者 张红伟 师星辰 郑传涛 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1414-1420,共7页
为了从理论上揭示离散多音调制可见光链路极限通信速率与信噪比和误码率水平的关系,分析了发送端/接收端的电光和光电转换关系式及广义可见光通信信道的传递函数.在充分考虑可见光信道时/频域响应的基础上,建立了完备的可见光通信... 为了从理论上揭示离散多音调制可见光链路极限通信速率与信噪比和误码率水平的关系,分析了发送端/接收端的电光和光电转换关系式及广义可见光通信信道的传递函数.在充分考虑可见光信道时/频域响应的基础上,建立了完备的可见光通信系统数学模型,分析并得到了可见光链路极限通信速率与信噪比和误码率水平的数学关系.分析结果表明,当系统信噪比一定时,极限通信速率与误码率水平呈双e指数增长关系;当系统误码率水平一定时,极限通信速率与信噪比呈波尔兹曼函数关系.在通用的大功率白光发光二极管和PIN探测器参量下,当信噪比为25dB且要求误码率小于10^-3时,系统的极限通信速率为200~228Mbps,该结果与实验报道结果(202~231Mbps)具有较好的一致性.本文给出的理论分析方法和数学模型也可用来估计任意离散多音调制可见光通信系统的极限速率,从而在系统参量优化设计和元器件选型方面具有指导意义. 展开更多
关键词 无线通信 可见光通信 离散多音调制 极限通信速率 信噪比
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新型高功率中红外光纤激光材料与超连续谱激光研究进展 被引量:15
7
作者 贾志旭 姚传飞 +4 位作者 李真睿 贾世杰 赵志鹏 秦伟平 秦冠仕 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期66-76,共11页
制备出一种具有较好热稳定性和化学稳定性的氟碲酸盐玻璃光纤,并利用其作为非线性介质研制出光谱范围覆盖0.6~5.4μm的宽带超连续谱(SC)激光光源和平均功率约为20 W、光谱范围覆盖1~4μm的SC激光光源。主要对目前国内外高功率中红外SC... 制备出一种具有较好热稳定性和化学稳定性的氟碲酸盐玻璃光纤,并利用其作为非线性介质研制出光谱范围覆盖0.6~5.4μm的宽带超连续谱(SC)激光光源和平均功率约为20 W、光谱范围覆盖1~4μm的SC激光光源。主要对目前国内外高功率中红外SC激光光源的研究进展进行了总结,包括氟化物玻璃光纤和氟碲酸盐玻璃光纤的材料特点和以其作为非线性介质的SC激光光源,并对此类SC激光光源的进一步发展进行了展望。 展开更多
关键词 超快激光 超连续产生 红外和远红外激光 光纤激光 激光材料 非线性光学
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仿生水稻叶表面制备及其润湿性研究 被引量:14
8
作者 姚佳 王剑楠 +2 位作者 于颜豪 杨罕 徐颖 《科学通报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第15期1362-1366,共5页
自然界中,水稻叶表面具有对水滴的各向异性滚动特性.正是由于这种优良的特性在功能表面、微流体等领域广泛的应用前景,水稻叶仿生研究逐渐成为研究热点.虽然最近有研究者成功地仿生了水稻叶的微结构和功能,但是技术手段比较复杂,也不能... 自然界中,水稻叶表面具有对水滴的各向异性滚动特性.正是由于这种优良的特性在功能表面、微流体等领域广泛的应用前景,水稻叶仿生研究逐渐成为研究热点.虽然最近有研究者成功地仿生了水稻叶的微结构和功能,但是技术手段比较复杂,也不能进行大面积制备.采用一种二次转写的方法来制备仿生水稻叶表面.所制备的表面能精确复制天然水稻叶表面的微纳结构,并能表现出良好的静态超疏水性.在动态疏水性方面,仿水稻叶表面也体现了非常明显的各项异性滚动特性.系统的测量表明平行叶脉方向和垂直叶脉方向的滚动角分别为25°和40°.这一技术快捷、可靠、无需昂贵的设备和复杂的工艺,实现了水稻叶大面积快速制备,在仿生功能表面方面有着广泛的应用前景. 展开更多
关键词 各向异性润湿性 超疏水 模板转写 功能材料 水稻叶表面
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基于1654nm分布反馈激光器的甲烷检测系统 被引量:11
9
作者 李彬 刘慧芳 +4 位作者 何启欣 翟冰 潘教青 郑传涛 王一丁 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期20-26,共7页
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术及波长调制技术,采用波长为1 654nm的分布反馈激光器,结合开放式光学探头以及高灵敏度的铟镓砷光电探测器,研制了近红外甲烷气体检测系统。自主设计研发了分布反馈激光器驱动电路,主要包括模拟PID温度... 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术及波长调制技术,采用波长为1 654nm的分布反馈激光器,结合开放式光学探头以及高灵敏度的铟镓砷光电探测器,研制了近红外甲烷气体检测系统。自主设计研发了分布反馈激光器驱动电路,主要包括模拟PID温度控制电路与电流驱动电路。其中,温度控制电路具有较高的控制精度及稳定性,长时间工作时激光器温度波动小于±0.02℃,温度与激光器波长呈线性变化。温度不变时,改变驱动电流可以使激光器中心波长线性变化,同时还提供了5kHz正弦波和10 Hz锯齿波的调制信号,用于谐波检测。为了提取差分信号的一次谐波及二次谐波,研制了正交锁相放大器,一次谐波和二次谐波的提取误差分别为3.5%和5%。系统中采用的开放式光电探头通过一次反射,使有效吸收光程增加了一倍,达到了40cm。通过对1%~5%的甲烷气体进行检测,成功提取了一次及二次谐波,得到了气体浓度与谐波信号幅值的拟合关系曲线。在更换不同输出波长的激光器后,该系统还具有检测其他气体的能力。 展开更多
关键词 近红外 甲烷检测 分布反馈激光器 波长调制
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基于1665nm激光器测量甲烷气体浓度的研究 被引量:10
10
作者 安宇鹏 宋振宇 王一丁 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期28-31,共4页
介绍了一种以1665 nm分布反馈(DFB)激光器为光源,使用双光路差分吸收光谱技术(DAS)测量甲烷浓度的检测系统。双光路差分吸收光谱技术能有效抑制由于光源光强变化、探测器零点漂移等因素所引起的测量的不准确。文中对这种检测方法进行了... 介绍了一种以1665 nm分布反馈(DFB)激光器为光源,使用双光路差分吸收光谱技术(DAS)测量甲烷浓度的检测系统。双光路差分吸收光谱技术能有效抑制由于光源光强变化、探测器零点漂移等因素所引起的测量的不准确。文中对这种检测方法进行了理论和实验分析,系统的最小探测浓度为100×10-6,响应时间约为14 s。 展开更多
关键词 分布反馈激光器 甲烷 差分吸收光谱技术 传感器
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650nm阵列波导光栅波分复用器的设计与制备 被引量:9
11
作者 韩超 岳远斌 +2 位作者 赵世民 陈长鸣 张大明 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期248-252,共5页
由于光通信网络的"最后一公里"问题有望通过650nm的聚合物光纤系统得到解决,制备了与之匹配的16×16信道聚合物阵列波导光栅波分复用器。器件设计采用了矩形波导结构,针对650nm波长的光,选用的芯层与包层折射率分别为1.4... 由于光通信网络的"最后一公里"问题有望通过650nm的聚合物光纤系统得到解决,制备了与之匹配的16×16信道聚合物阵列波导光栅波分复用器。器件设计采用了矩形波导结构,针对650nm波长的光,选用的芯层与包层折射率分别为1.4888和1.482,通过软件进行光传播模拟,信道插入损耗为2.3~5.1dB,串扰水平为-24dB,模拟信道的间隔为1.6nm。器件的制备选用了实验室自主合成的折射率不同的聚甲基丙烯酸甲酯材料作为芯层与包层,利用光刻和感应耦合等离子体刻蚀工艺得到了较为完好的器件形貌,最终制备出的样品面积为4cm×3cm。通过聚合物光纤(POF)将650nm波长的光耦合进入器件进行测试并获得了良好的波分复用效果。红光波段的阵列波导光栅波分复用器在未来的光通信及传感领域中将起到重要作用。 展开更多
关键词 光学器件 聚甲基丙烯酸甲酯 阵列波导光栅 650 NM
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基于受激布里渊散射效应的微波光子下变频系统 被引量:9
12
作者 李强 都聪 +2 位作者 李想 王迪 董玮 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期31-36,共6页
提出一种基于受激布里渊散射效应的微波光子下变频系统。在此系统中,为了将高频率的射频信号转换成低频率的中频信号,引入一个本振信号并将其和射频信号分别通入到双平行马赫-曾德尔调制器两臂的两个子马赫-曾德尔调制器中,利用受激布... 提出一种基于受激布里渊散射效应的微波光子下变频系统。在此系统中,为了将高频率的射频信号转换成低频率的中频信号,引入一个本振信号并将其和射频信号分别通入到双平行马赫-曾德尔调制器两臂的两个子马赫-曾德尔调制器中,利用受激布里渊散射效应增益谱过滤出由射频信号与本振信号调制后产生的两个+1阶边带,之后这两个边带将会在光电探测器中拍频,得到中频信号。同时,该中频信号的相位可以通过调整双平行马赫-曾德尔调制器中母马赫-曾德尔调制器的偏置电压来改变。当下变频的射频信号频率为10.73 GHz时,最终可获得20~40 MHz范围内任意频率的信号,且其相位可在0°~360°之间线性变换。 展开更多
关键词 微波光子 下变频 受激布里渊散射 双平行马赫-曾德尔调制器 相位可调
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面向红外气体检测的半导体器件温控系统及应用 被引量:8
13
作者 闫万红 周言文 +4 位作者 余迪 刘志伟 宋芳 郑传涛 王一丁 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期113-122,共10页
研制了一种针对半导体器件的温度控制系统,不仅可用于对内置热电制冷器的半导体器件的温度控制,同时实现了在宽环境温度范围内对无热电制冷器及热敏电阻的半导体器件的温度控制.系统硬件主要由两部分组成,第一部分包括主控制器模块、温... 研制了一种针对半导体器件的温度控制系统,不仅可用于对内置热电制冷器的半导体器件的温度控制,同时实现了在宽环境温度范围内对无热电制冷器及热敏电阻的半导体器件的温度控制.系统硬件主要由两部分组成,第一部分包括主控制器模块、温度采集模块和热电制冷器电流控制模块,实现对内置热电制冷器的半导体器件的温度控制;第二部分包括辅控制器模块、温度采集模块、金属氧化物场效应管开关电路模块及附加四级热电制冷器,实现对无热电制冷器的半导体器件的温度控制.软件部分,主辅控制器分别实时采集半导体器件的工作温度,采用积分限幅式数字比例-积分-微分算法,调整热电制冷器驱动器的电流实现恒定的温度控制.利用本文研制的温度控制系统对内置热电制冷器的半导体激光器的温度控制准确度为±0.01℃,温度稳定性为0.004 8℃;在无热电制冷器的半导体光源的温度控制实验中,-18℃、室温、40℃环境下的温控准确度分别为±0.05℃、±0.01℃、±0.02℃.利用研制的温控系统连续5h测试了1.563μm激光器的输出光谱,峰值输出波长稳定;采用1.653μm激光器,分别利用研制的温控系统和商用系统开展了甲烷气体检测实验,与商用控制器相比,本文研制的温控仪获得的系统检测下限更低.该系统具有体积小、成本低、便于集成、工作稳定可靠的优点,在气体检测中有良好的应用前景. 展开更多
关键词 光电子学 半导体器件 温度控制 近红外 气体检测
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低功耗有机/无机混合结构热光开关的研制 被引量:8
14
作者 梁磊 闫云飞 +3 位作者 孙小强 马春生 张大明 郑传涛 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1246-1251,共6页
利用聚合物材料SU-8作为芯层、聚合物材料PMMA作为上包层和无机材料SiO2作为下包层,设计并研制了一种有机/无机混合结构的Mach-Zehnder干涉(MZI)热光(TO)开关。为了保证波导中的单模传输、减小模式辐射损耗和衬底泄露损耗、缩短响应时... 利用聚合物材料SU-8作为芯层、聚合物材料PMMA作为上包层和无机材料SiO2作为下包层,设计并研制了一种有机/无机混合结构的Mach-Zehnder干涉(MZI)热光(TO)开关。为了保证波导中的单模传输、减小模式辐射损耗和衬底泄露损耗、缩短响应时间并降低器件功耗,对其结构参数做了优化。利用化学气相沉积(CVD)、涂膜和湿法刻蚀等工艺制备了器件样品。在1 550nm工作波长下,器件的开和关状态的驱动功率分别为0和13mW(开关功率为13mW),开和关状态间的消光比为18.3dB。在方波驱动电压信号作用下,测得器件的上升和下降时间分别为126和134μs。与无机材料Si/SiO2和全聚合物材料研制的TO开关相比,本文研制的混合结构器件综合利用了芯层聚合物材料热光系数大、上/下缓冲层厚度均较小以及Si/SiO2导热系数大的优点,因此同时具备了较低的功耗和较快的响应时间,在光通信系统中具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 集成光电子器件 热光(TO)开关 功耗 消光比 响应时间
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键合型掺铒纳米晶-聚合物波导放大器的制备 被引量:7
15
作者 李彤 张美玲 +2 位作者 王菲 张大明 汪国平 《中国光学》 EI CAS CSCD 2017年第2期219-225,共7页
为了克服主客掺杂型有源材料均匀性和稳定性差的问题,采用键合掺杂方法,将高温热解法制备的油酸修饰掺铒氟钇钠纳米晶粒与甲基丙烯酸甲酯发生共聚反应,形成键合型有源芯层材料。纳米晶粒均匀固定在聚合物分子链上,抑制了高浓度掺杂时的... 为了克服主客掺杂型有源材料均匀性和稳定性差的问题,采用键合掺杂方法,将高温热解法制备的油酸修饰掺铒氟钇钠纳米晶粒与甲基丙烯酸甲酯发生共聚反应,形成键合型有源芯层材料。纳米晶粒均匀固定在聚合物分子链上,抑制了高浓度掺杂时的团聚析出且材料更稳定。纳米粒子在聚合物中的质量百分比达到约1wt%,具有良好的成膜性,用原子力显微镜照片观察薄膜表面粗糙度为1.76 nm。用椭偏仪测量薄膜光学性质,并用柯西色散模型拟合出薄膜折射率随波长的变化关系,材料在1550 nm信号光波长的折射率为1.485。设计嵌入式波导结构,采用有限元方法进行模式分析和计算光场强度分布。采用紫外光刻和感应耦合等离子体刻蚀工艺制备凹槽形下包层,填充有源材料制备条形波导放大器。实验结果表明,当1550 nm信号光功率为0.1mW,1480 nm泵浦光功率为390 mW时,在1.2 cm长的样品中得到了3.58 d B的信号光相对增益。 展开更多
关键词 光波导放大器 集成光学器件 聚合物 光增益
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关联成像目标重构的伪逆迭代降噪方法 被引量:7
16
作者 张红伟 郭树旭 +3 位作者 张驰 羊超 曹军胜 郜峰利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期82-89,共8页
结合伪逆关联成像和迭代去噪关联成像,提出了关联成像目标重构的伪逆迭代方法.该方法以伪逆关联成像重构结果为初始值,选取合适的与噪声干扰相关的阈值,通过迭代运算逼近实际的噪声干扰,最终抑制噪声并提高重构图像的峰值信噪比.以峰值... 结合伪逆关联成像和迭代去噪关联成像,提出了关联成像目标重构的伪逆迭代方法.该方法以伪逆关联成像重构结果为初始值,选取合适的与噪声干扰相关的阈值,通过迭代运算逼近实际的噪声干扰,最终抑制噪声并提高重构图像的峰值信噪比.以峰值信噪比和相关系数为衡量标准,将伪逆迭代关联成像的重构结果与差分关联成像、伪逆关联成像进行对比分析.仿真实验结果表明,伪逆迭代方法的峰值信噪比较伪逆关联成像方法、差分关联成像方法分别高出约1.0dB、3.1dB,同时其相关系数、视觉效果也有所改善,验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 关联成像 目标重构 伪逆矩阵 迭代运算 峰值信噪比
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低功耗聚合物MZI结构热光开关研究 被引量:7
17
作者 孙静雯 孙健 +4 位作者 王艳双 曲禄成 王希斌 王菲 张大明 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期151-155,共5页
设计并制作了一种基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构的低功耗聚合物热光开关。聚合物材料具有低热导率和高热光系数的优点,可以有效降低热光器件的功耗。在Si O2衬底上,采用热光系数较大的Norland紫外固化胶(NOA73)作为波导芯层,聚甲基丙... 设计并制作了一种基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构的低功耗聚合物热光开关。聚合物材料具有低热导率和高热光系数的优点,可以有效降低热光器件的功耗。在Si O2衬底上,采用热光系数较大的Norland紫外固化胶(NOA73)作为波导芯层,聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸环氧丙酯的共聚物[P(MMA-GMA)]作为波导的上包层,设计了热光开关器件,并对光场和热场进行了模拟,采用传统的半导体工艺完成了热光开关器件的制备。器件的测试结果表明,在1550 nm工作波长下,热光开关器件的消光比为20.2 d B,驱动功率仅为9.14 m W,开关的上升时间为174μs,下降时间为292μs。 展开更多
关键词 光学器件 热光开关 集成光学材料 聚合物波导 马赫-曾德尔干涉仪
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基于虚拟信号处理平台的差分式中红外甲烷检测系统 被引量:7
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作者 吕瑞红 宋楠 +3 位作者 宋芳 叶玮琳 郑传涛 王一丁 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1350-1356,共7页
利用上位机及Labview工作平台数据处理能力强的优势,实现了一种针对甲烷(CH_4)气体的双通道差分式中红外检测系统。采用IRGJ型双通道传感器(英国E2V公司,3.31μm和3.90μm)检测气体浓度变化,利用Labview和数据采集(DAQ)卡(PCI6 221)实... 利用上位机及Labview工作平台数据处理能力强的优势,实现了一种针对甲烷(CH_4)气体的双通道差分式中红外检测系统。采用IRGJ型双通道传感器(英国E2V公司,3.31μm和3.90μm)检测气体浓度变化,利用Labview和数据采集(DAQ)卡(PCI6 221)实现对探测器输出信号的采集和处理,采用二阶巴特沃斯数字滤波器滤除噪声以提高信噪比(SNR),对系统硬件和软件进行了集成。系统具有信号采集、滤波、幅值提取、浓度计算、存储及网络发布等功能。配备了不同浓度的CH_4气体样品,开展了标定实验,并测量了系统的精度、稳定性和检测下限等指标。实验结果显示,系统对CH_4气体的测量范围为0~5%,对9种气体样品的检测误差均小于6%。受传感器自身光程的限制,系统的检测下限约为60×10^(-6)。对浓度为2 000×10^(-6)(0.2%)的气体进行了长达4 h的浓度检测,除个别突变点外,检测的最大误差小于10%。由于数据处理能力强,系统功能不受资源限制并可任意扩展。 展开更多
关键词 光电检测 中红外气体检测 LABVIEW 数据采集(DAQ)卡
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基于虚拟锁相放大器的中红外CO检测系统 被引量:7
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作者 宋楠 隋越 +3 位作者 董明 李国林 郑传涛 王一丁 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2343-2349,共7页
利用PC机和LabVIEW平台较强的数据处理能力,设计并实现了一种基于虚拟锁相放大器的中红外CO检测系统。系统采用双通道热释电探测器检测气体浓度,利用USB数据采集卡采集探测器的传感信号,利用LabVIEW平台的乘法器、滤波器及直流幅值提取... 利用PC机和LabVIEW平台较强的数据处理能力,设计并实现了一种基于虚拟锁相放大器的中红外CO检测系统。系统采用双通道热释电探测器检测气体浓度,利用USB数据采集卡采集探测器的传感信号,利用LabVIEW平台的乘法器、滤波器及直流幅值提取模块构建的虚拟锁相放大器提取传感信号幅度。为了表征虚拟锁相放大器的性能,利用幅度可调的标准正弦信号作为待测信号,对虚拟锁相放大器输出信号的幅度与标准正弦信号的幅度做实验测量与对比,二者呈现出良好的线性关系,线性拟合优度约为99.978%。对配备的20种CO气体样品开展气体标定实验,并测量了本文系统的精度、稳定性和检测下限等指标。实验结果显示,系统的检测下限约为50×10-6,对20种气体样品的检测误差均小于4.2%,对浓度为3 500×10-6气体样品3h测量结果的最大波动范围为±6%。由于LabVIEW资源丰富且功能可任意扩展,因此在实验室环境中的气体检测,本文系统相比采用嵌入式微处理器的系统更具有优势。 展开更多
关键词 红外气体检测 USB数据采集卡 LABVIEW 虚拟锁相放大器
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低温环境非色散红外气体检测仪温控系统 被引量:3
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作者 薄滕飞 李亚飞 +3 位作者 李保霖 马卓 郑传涛 王一丁 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期295-306,共12页
由于红外热释电探测器在低温环境下易发生温度漂移,导致非分散红外(NDIR)二氧化碳(CO_(2))农业火灾检测仪受低温影响较大。针对上述问题,本文设计了一种应用于-40℃低温环境的探测器温度控制系统。给出了NDIR农业火灾检测仪的原理,探究... 由于红外热释电探测器在低温环境下易发生温度漂移,导致非分散红外(NDIR)二氧化碳(CO_(2))农业火灾检测仪受低温影响较大。针对上述问题,本文设计了一种应用于-40℃低温环境的探测器温度控制系统。给出了NDIR农业火灾检测仪的原理,探究了热释电探测器温度漂移现象,在此基础上,设计了以STM32F103为核心的温度控制系统。将温度控制系统集成于火灾检测仪中,在-40℃环境温度下,将探测器温度从20℃起始温度控温,稳定在21℃的响应时间为16 s,温度波动的1σ值为0.0126℃,响应时间和稳定性均满足低温环境下的控温需求。在控温条件下,对传感器进行了标定,将气体标定实验得到的吸收通道与参考通道电压信号的一次谐波幅值比和标准气体浓度值进行指数拟合,拟合优度达到了99.852%。利用纯氮气(N_(2))样品,对检测仪进行了25 min的稳定性测试,测得的浓度波动范围为-28.12876×10^(-6)~27.2405×10^(-6)。引入Allan方差进行评估,当积分时间为0.25 s时,检测下限为1.21301×10^(-6);当积分时间为114.75 s时,理论上系统的检测下限可达到4.8225×10^(-7)。实验结果表明,该温度控制系统可以保证火灾检测仪在低温环境下的正常工作。 展开更多
关键词 火灾检测 气体吸收 温度控制 BUCK电路 牛顿迭代法 增量式PID
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