【摘 要】
：
针对光纤布拉格光栅在复用时,由于光源带宽有限可能会导致光谱重叠,进而影响解调精度的问题,提出一种新型的光纤布拉格光栅重叠谱解调方法。该方法基于改进的蝠鲼觅食优化算法,利用Tent混沌映射优化初始种群多样性,采用差分进化算法优化个体位置更新策略,解决了蝠鲼觅食优化算法易陷入局部最优的问题。对多个光纤布拉格光栅重叠谱进行仿真与实验,结果表明:所提方法能够准确解调出重叠光谱的中心波长,即使在光谱畸变的情
【机 构】
：
华北电力大学电子与通信工程系,华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室,华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室
【基金项目】
：
河北省自然科学基金(No.E2019502179),国家自然科学基金(No.61775057)。
论文部分内容阅读
针对光纤布拉格光栅在复用时,由于光源带宽有限可能会导致光谱重叠,进而影响解调精度的问题,提出一种新型的光纤布拉格光栅重叠谱解调方法。该方法基于改进的蝠鲼觅食优化算法,利用Tent混沌映射优化初始种群多样性,采用差分进化算法优化个体位置更新策略,解决了蝠鲼觅食优化算法易陷入局部最优的问题。对多个光纤布拉格光栅重叠谱进行仿真与实验,结果表明:所提方法能够准确解调出重叠光谱的中心波长,即使在光谱畸变的情况下,误差最大不超过0.01 nm;同时有效降低了陷入局部最优的概率,提高了算法的稳定性、可靠性。
其他文献
利用数字全息显微技术对玻璃微加工中微结构的形貌进行了高精度测量,基于马赫-曾德离轴显微干涉系统记录微结构的数字全息图,用混合重建算法和行列扫描法解包裹提取高精度的相位分布,进而构建微结构的形貌,并计算了深度。对平凸球形微透镜进行了形貌仿真与测量,验证了该方法的可行性。用二氧化碳激光器对载玻片表面进行光刻微加工,定量分析了不同光刻参数对玻璃微结构的形貌及深度的影响,以及加工热影响区引起的重凝高度对加工质量的影响。结果表明,光刻深度随着激光功率的增大而增大,随着打标速度的减小而增大,Q频较小时深度较大。这有助
采用太赫兹时域光谱无损检测技术对多胶接结构耐高温复合材料缺陷进行检测。为了识别同一位置上、下层同时存在脱粘缺陷,分析无缺陷区域、上层脱粘区域、下层脱粘区域的太赫兹信号波形,以特征峰峰度、偏度、最小值、峰谷值、波形因子以及信号幅值绝对平均值为特征,作为BP神经网络的输入。并通过粒子群算法优化BP神经网络的初始权重和阈值,解决了BP神经网络易陷入局部最优的问题。粒子群算法优化后的BP神经网络可实现上层100μm和下层100μm脱粘缺陷的识别,准确率达到90.71%和86.92%。
基于声光调制器作为反馈器件设计了原子钟常用波段780 nm激光器的功率锁定构型。通过低噪声设计和参数优化实现了关键噪声源的抑制和激光器功率锁定。实验结果表明,在20~10000 Hz频偏范围内,激光的相对强度噪声得到有效抑制。尤其在1300 Hz频率处,RIN抑制达到20 dB。同时,中期(9000 s)功率相对稳定性由±0.754%提升78倍至±0.00968%。根据CPT原子钟的典型参数,激光相对强度噪声对原子钟频率稳定度影响仅为2.1×10-14@1 s。另外,中期稳定度由无锁
采用3D打印方法开发光纤光栅应变传感器,建立裸光纤光栅传感器、3D打印封装层、被测基体三者之间的应变耦合传递的分离式模型,推导光纤光栅传感器与被测基体的应变传递关系,分析夹持式3D打印光纤光栅应变传感器应变传递率的影响因素,包括封装层弹性模量、封装层厚度、黏结长度。研究结果表明平均应变传递率与封装层弹性模量和黏结长度呈正相关,与封装层厚度呈负相关。研究成果对夹持式光纤光栅应变测量、误差修正和传感器设计,以及3D打印技术封装光纤布拉格光栅的可行性具有参考意义。
针对干涉型分布式光纤传感系统,在通过Mel倒谱系数方法提取扰动信号频域特征进行模式识别的研究基础上,提出了一种基于一维卷积神经网络的光纤入侵模式识别方法。利用还原信号的分级阈值判断并提取入侵信号,有效减少了分帧方法导致的计算时间;构建了基于入侵信号傅里叶变换后的频域信息的一维卷积神经网络,自适应地提取扰动的信号频域特征。搭建了基于直线型Sagnac干涉结构的入侵检测系统,利用大量实验采集的样本数据集对网络进行训练,得到了较好的分类识别结果,测试集的平均识别率达到了96.5%,并对训练后网络的卷积核以及经过
为解决星模拟器在光谱模拟时存在的衍射问题,提出一种消除数字微镜设备衍射效应的方法。建立标量衍射模型,将数字微镜设备等效为二维闪耀光栅,以光栅衍射理论为基础寻找影响衍射能级的因素,并推导出入射角与衍射效应的耦合关系。当光束沿数字微镜设备对角线入射,高度角为24∘时,衍射效率达到最大化提高,衍射效率提高近12%,此时衍射损耗能量最少,数字微镜设备反射时存在衍射效应达到最小,通过ZEMAX优化设计出Czerny-Turner光学结构,校正系统像差。优化结果表明,在500~900 nm谱段内,光谱模拟精度优于5%
基于仿生复眼的视觉优势,将曲面仿生复眼结构应用于无人机载光电探测系统,实现机载宽视场高分辨运动目标探测。根据生物复眼的结构形态,设计了六边形排列的曲面透镜阵列作为曲面仿生复眼,辅以光学中继转像子系统和CMOS图像传感器,构成曲面仿生复眼成像测速系统。该系统的成像视场可达98°×98°,系统焦距为5 mm,角分辨率为1.8 mrad,F数为3.5,系统体积为Ф123 mm×195 mm,重量为1.3
分布式布里渊光纤传感技术在边坡监测领域中有极大的应用潜力。坡体局部产生的大应变往往会超过光纤的承受能力导致光纤断裂,并且由于系统空间分辨率的限制,难以获得一个准确的测量结果。为适应边坡监测,开发了用于分布式布里渊光纤传感的光纤传感结构,通过管子和滑轮构成具有保护作用的往返式结构,在短距离上增加了传感光纤的长度,不仅扩展了光缆对局部变形的耐受度,同时也提高了应变监测准确度。设计对比校准实验,验证了其
针对短距离、多用户的光纤网络集成量子密钥分发设备场景中量子信道与经典信道间隔较窄,经典光产生的四波混频噪声易对量子密钥分发性能产生严重影响的问题,构建了用于刻画四波混频效应导致离散变量量子密钥分发性能劣化的理论模型。通过OptiSystem和MATLAB联合仿真,深入分析对比了四种噪声抑制方案,实现了七路经典信号和一路量子信号10 Gbps数据速率的同向传输,经典信号的最小误码率为8.13×10-11,量子误码率最小可达到1.69%。研究结果对推动经典—量子信号共纤同传系统实用化进程
为拓展可检测范围,利用掺铥光纤激光器产生的2μm波段激光进行呼吸气中水蒸气的内腔气体传感研究。首先,对直接吸收式气体传感技术进行了理论分析。其次,研究了1570 nm激光泵浦下的掺铥光纤特性,其自发辐射谱主要分布在1.85~2.05μm波段;搭建了全光纤掺铥光纤环形激光器,并采用可调谐滤波器实现了1927.5~1985 nm范围内波长输出,激光线宽为0.05 nm,表现出单纵模窄线宽稳定输出的特点。最后,引入波长扫描技术,实现了对呼吸气中水蒸气在1928~1938 nm范围内光谱扫描,分辨了8条吸收谱线,