一、光电探测系统温度自动补偿技术（论文文献综述）
白卓娅[1]（2021）在《基于超快光学技术的实时测量系统研究》文中研究指明实时测量仪器是奠定工业、科学和医疗等一系列应用的基础平台。当今社会对数据带宽不断增长的需求正推动着通信行业提高组件和系统的工作频率,因此,对于能够在短时间内执行快速检测或诊断的实时测量仪器的需求也在快速增长。尽管短光散射（频闪）可以作为一种有效方法来提供瞬态事件的宝贵信息,但自然界中存在的大量瞬态信息和罕见事件都具有瞬时和不确定性,因此仍需要借助具有足够高分辨率和足够大存储长度的真正的实时测量仪器才能将其捕获。基于色散傅里叶变换原理的光学时间拉伸技术是一种新兴的数据采集方法,它克服了传统电子模数转换器的速度限制,能够以每秒数十亿帧的刷新率完成连续超快的单次光谱、成像以及太赫兹等测量,且不间断地记录上万亿个连续帧。该技术开辟了测量科学的新前沿,揭示了非线性动力学,如光流氓波、孤子分子以及相对论电子束等瞬态现象。此外,通过与人工智能相结合,它还创造出多种用于传感和生物医学诊断等应用的新型实时测量仪器。本论文结合所参与的国家自然科学基金等项目,针对基于超快光学技术的实时测量需求,开展了一系列深入的理论以及实验研究,扩展了超快光学技术在实时器件表征、瞬时频率测量以及传感方面的应用,取得的主要创新及成果如下:1.提出并验证了一种基于光学时间拉伸技术的实时器件表征系统,该系统使用相位分集技术和时间拉伸数据采集方法,消除了仪器中存在的色散惩罚问题,并扩展了测量系统的有效带宽。系统具有2.5 Ts/s的等效采样率、27 ns的超快器件响应测量时间以及5.4 fs的超低等效时钟抖动。结合所提出的数字信号处理算法,该系统对两个商用宽带电放大器的频率响应特性进行了测量,测得的频响曲线与器件指标高度一致。相比于传统网络分析仪,所提出的器件表征系统的测量速度至少提高了三个数量级。2.提出并验证了一种基于差分探测和光学时间拉伸技术的瞬时频率测量系统,可以对多频信号进行实时测量。仪器通过差分探测消除了由于脉冲光源光谱不均匀引起的待测信号失真,同时有效提高了系统的测量精度和动态范围。通过使用数字信号处理算法,该系统以100 MHz的采集速度,实现了3～20 GHz范围内单/多频信号测量,其频率分辨率为82.5 MHz,且测量误差不超过70 MHz。3.提出并验证了一种基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪和波长-时间映射原理的实时应力解调系统,可以实现超快、对温度不敏感的应变测量。该系统的原理是将经过干涉仪频谱整形后的脉冲光源光谱映射到时域,将应变引起的波长偏移测量转换为时移测量,相比于使用光谱仪进行频域解调的传统方案,大大提高了系统的解调速度,实现了100 MHz的超快解调速率以及-0.17 ps/με的应变灵敏度。4.提出并验证了一种基于单模-两模-单模光纤梳状滤波器和波长-时间映射原理的实时应力解调系统。该自制滤波器通过将两模光纤与单模光纤进行偏芯熔接而制成,具有制作简单、波长间隔可调等优点,且滤波器在系统中被同时用作光谱整形器和传感元件。波长-时间线性映射通过使用色散元件实现,经滤波器整形后的光谱被映射到时域,从而可以通过测量时移大小在时域解调应变。系统在100 MHz的超快解调速率下,实现了0.3 ps/με的应变灵敏度以及167με的应力分辨率,并且该自制传感器在实验中表现出较低的热敏性,为1.35 pm/℃,使该系统可作为实现超快、稳定应力解调的理想选择。
王煜蓉[2]（2020）在《高精度高稳定Si-APD单光子探测技术研究》文中指出激光脉冲到达时刻的精确测定是实现高精度激光时间传递的关键技术,这对单光子探测器的精度与稳定度要求极高。当前最先进的时间传递系统,对整个链路的精度要求已经达到20 ps,长期稳定性能要求已达到亚皮秒级别。作为系统的核心模块,单光子探测器的探测性能对时间传递系统起着至关重要的作用。本文主要研究适用于星地激光时间传递系统的高精度高稳定度Si-APD单光子探测技术,解决限制探测器精度和稳定度的延时漂移难题,并通过改善探测方案增加有效数据测量量,使时间传递系统的精度优于30 ps,稳定度优于0.1ps@300s,1 ps@1day,为星地时间信号的高精度高稳定度传递与比对提供技术支持。论文的创新点与主要研究内容如下:1)针对单光子探测器的长时间高稳定探测,发展了一种主动抑制与门控探测相结合的高精度雪崩读出电路,完成了两版分别带有温度漂移自动补偿与温度漂移主动控制的高精度单光子探测器研制,单次测量精度均优于20 ps RMS。在此基础上,搭建了一套高精度高稳定度时间传递测试系统,最终测得整个激光时间传递链路的精度优于25 ps RMS,短期时间稳定度优于0.1 ps@300s,长期时间稳定度优于0.5 ps@1day,对应频率稳定度达到2×10-17@1day。本文研究的单光子探测技术,计划应用于我国空间站激光时间传递链路的探测模块,提供高精度高稳定度时间信号的传递与比对服务。2)针对单光子探测器的温度漂移效应,发展了两种稳定探测延时的方法。温漂被动补偿方案的温度漂移系数为7 fs/℃,适用于环境温度缓慢变化的应用场景,在20-40℃范围内变温,整个时间传递链路的时间稳定度可达到0.1 ps@300s。主动控制温漂方案的温度漂移系数为10 fs/℃,可用于环境温度无规律复杂多变的应用场景,在24-45℃范围内,不管温度如何变化,整个时间传递链路的时间稳定度均可达到0.15 ps@1000s。两种温度漂移补偿方案,为外场环境中的高精度与高稳定单光子探测提供了有效的解决方法。3)针对探测器短期稳定度提升难题,发展了一种多通道单光子探测方案,在不引入时间游动效应,不影响探测模块的精度,且不增加数据收集系统复杂程度的情况下,测得整个链路的精度为28 ps RMS,时间稳定度为0.03 ps@300s;根据我们的了解,该探测器模块的时间稳定性能在当前国际上处于最高水平,为高精度高稳定激光脉冲时间传递系统提供了一种新的技术方法。
赵申森[3]（2020）在《CEPC闪烁体成像型电磁量能器原型机读出电子学方案研究》文中指出希格斯粒子是标准模型中最后一个被发现的基本粒子,标志着标准模型的成功,解释了基本粒子的质量来源。对希格斯粒子的性质的精确测量有着非常重要的科学意义。轻子对撞作为一种具有干净背景的希格斯粒子生产方式,是具有竞争力的希格斯粒子研究方式。国际上目前还没有任何一个专用于希格斯粒子研究的轻子对撞机,领域出现窗口期。在这个背景下,中国高能物理学界提出了环形正负电子对撞机（下称CEPC）方案,在国内建造一台“希格斯粒子工厂”用于产生大量的希格斯粒子,对其性质进一步研究。CEPC采用粒子流算法重建事例能量,通过区分喷注内各种成分联合径迹探测器以获得更高的喷注能量分辨率。对于实现粒子流算法,细颗粒度的成像型量能器是必不可少的。对于电磁量能器来说,闪烁体方案具有成本较低的优势,而目前国际上只有CALICE合作组对该方案搭建了原理原型机,验证了原理的可行性,但未对细颗粒度下的电磁量能器读出电子学如何实现进行研究。本文针对闪烁体成像型电磁量能器方案的原型机,设计了基于SPIROC芯片的集成化读出电子学系统。该系统支持6300路SiPM的读出,并且具有电子学自检,增益监测,温度补偿等功能。前端部分采用模块化设计,由30个前端读出模块构成。每个模块完成210路SiPM探测单元信号的放大、成形滤波和数字化。模块内部高度集成,探测器与电子学结合紧密,实现了平均1通道/2cm3的高密度读出。后端部分基于FELIX架构,由数据获取板（DAQ）和FELIX节点构成,具有时钟同步分发,状态握手与数据传输的功能。上行数据通道和下行数据通道皆最高可达9.6Gbps的数据传输率。本文在实现了电子学系统后进行了电子学测试、放射源测试与宇宙线联调测试。测试表明电子学系统正常运行,电子学等效电荷噪声小于90fC,动态范围约300pC,积分非线性不超过1.6%,修正后增益不一致性相对标准差约为1%。单通道时间测量精度约为2.5ns,积分非线性小于0.2%,线性系数不一致性不超过2%。系统整体时间测量精度约为7ns。在原型机框架下,选取了 30层前端读出模块中的10层进行宇宙线测试,测得MIP信号的信噪比可达20以上,并成功重现宇宙线径迹。温度补偿系统工作正常,修正后可在环境温度变化4℃的情况下,将SiPM增益不确定性控制在5.5%以内。本工作设计了应用于细颗粒度闪烁体电磁量能器的读出电子学方案并结合原型机验证了其可行性,为CEPC的闪烁体电磁量能器读出方案提供了技术参考。
林俤[4]（2020）在《复杂背景下反无人机的智能光电搜索跟踪技术研究》文中提出随着国际反恐和安保形式的变化,必须对来自空中的“低慢小”目标进行有效的防范。城市空中安保面临的空中威胁多为“低慢小”目标,固定翼目标机动飞行的速度可达30～50m/s,飞行角速度较大,且存在机动。在目标机动情况下,高精度拦截系统需要光电搜索跟踪系统的激光测距光轴实时照准目标,以获取目标位置信息,并实时估计目标机动运动参数,这对光电搜索跟踪系统的跟踪精度提出了很高的要求。另一方面,由于城市环境楼宇及建筑物众多,背景复杂,相对于常规净空背景下的无人机目标跟踪,对光电搜索跟踪系统复杂背景下的目标探测及图像跟踪能力也提出了新的要求。智能光电搜索跟踪系统能够实现城市复杂背景下对空中“低慢小”目标的实时搜索、捕获和跟踪,以便为高精度的拦截系统提供目标运动参数。针对复杂背景下“低慢小”目标探测及高精度跟踪的难点,本文分析了目标和复杂背景成像特点,提出了多光谱多元探测光学系统设计方案,将目标信息获取从常规的单一通道扩展为多个通道,使目标和背景可以在不同的波段上进行区分。在多光谱成像探测的基础上重点研究了复杂背景下的目标图像搜索跟踪技术和高精度伺服跟踪技术。在多光谱成像探测的基础上,对于目标机动情况下的高精度伺服跟踪技术,针对多种类型的“低慢小”目标机动能力和典型飞行方式的不同,提出了基于神经网络的IMM卡尔曼滤波前馈补偿跟踪方法。该方法将各种类型目标的机动特性建模后加入IMM卡尔曼滤波机动模型中,并采用神经网络目标识别模型来对搜索到的空中目标进行识别,根据识别到的目标类型自动调整IMM卡尔曼滤波参数,使滤波器对目标的机动特性获得最佳估计。从而为前馈补偿控制算法提供精确的前馈补偿控制量。高精度的伺服控制可保证在目标机动情况下,光学系统光轴仍可以稳定对准目标,使得测距激光可实时连续对目标进行测距。对于城市复杂背景下的目标图像搜索跟踪技术,提出了基于多光谱探测的多模复合TLD目标跟踪算法。在实际系统应用中,TLD算法存在耗时较长,容易产生跟踪漂移等缺点。因此,为了获得实时稳定的跟踪算法,本文提出了改进的复合TLD目标跟踪算法,一方面,图像处理前端首先对获取的图像进行融合处理,融合后的视频帧一路经过抽取（原始50Hz,抽取后为10Hz）,之后送入TLD目标跟踪算法,另一路直接送入KCF目标跟踪算法中,KCF算法实时性高,运算速度快,在运行正常的情况下,TLD算法会对KCF样本进行更新,以弥补KCF算法不能适应目标尺度变化及局部遮挡的情况,最外层采用基于先验信息的神经网络目标识别技术,在内层算法丢失目标后重新捕获目标,复合跟踪算法将三种算法进行优势互补,提高了跟踪稳定性和可靠性。对于城市复杂背景下建筑物对无人机的遮挡情况,通过IMM卡尔曼滤波技术来解决目标进入遮挡区域后对其运动轨迹的预测问题。无人机在进入遮挡区域后,其轨迹预测误差随时间的增长而增加。在短时间内,IMM卡尔曼滤波器的预测精度较高,随着时间的增长,目标出现各种机动的概率增加。提出了抗长时遮挡的IMM卡尔曼滤波-TLD目标跟踪算法,并进行了单机试验验证。对多机联合跟踪情况进行了仿真。本章算法根据目标出现区域的概率来自适应的调整跟踪波门,以使目标脱离遮挡区域后能够以较大概率重新进入跟踪视场。本文对以上关键技术在理论分析的基础上,进行了相关试验验证,证明了其算法的有效性。对于机动目标的跟踪精度验证,在实验室环境采用目标模拟器模拟各种目标机动,采用光电搜索跟踪系统实时跟踪并评估其跟踪精度,采用基于神经网络的IMM卡尔曼滤波前馈补偿控制器较常规控制器精度可提高3倍以上,实际系统在外场验证目标典型机动跟踪精度优于0.5mrad;在外场环境验证了多模复合TLD目标跟踪算法,较常规KCF或TLD算法,包含复杂背景下测试视频集的平均测试精度评估为0.9。单次抗遮挡跟踪试验中,基于IMM卡尔曼滤波将轨迹预测误差从常规预测的53m减小到15m。提高光电搜索跟踪系统的智能化水平、抗遮挡能力和精确跟踪能力是未来城市复杂背景反无人机系统的发展方向。对反无人机相关关键技术进行深入研究无论是军用还是民用反恐都将具有重要意义。
吴梦实[5]（2020）在《面向水听器应用的高性能光纤准分布式声波传感器》文中指出光纤水听器诞生于上世纪70年代,最初的应用主要是面向军事需求。近年来,随着技术的进步,光纤水听器的应用领域有所拓展,开始在科学研究、海底资源勘探等重要民用领域中发挥作用,面临的应用需求也有所提升。目前的光纤水听器技术还不能适应这些应用需求的改变,暴露出了复用规模不足、噪声等级过高、阵元尺寸过大不易布放等问题。传统的光纤水听器技术经过数十年的发展,现在已非常成熟,在原有技术的基础上提升性能的可操作空间不大。另外一方面,近十年来分布式光纤声波传感器（DAS）被提出并不断优化,在这一过程中,研究者们提出了许多关于提升系统性能的先进技术。DAS与光纤水听器具有相似的功能,因此DAS相关研究中的许多技术,可以为提升光纤水听器系统的性能提供借鉴。例如随着窄线宽激光器的商用化提出的相干探测技术;随着快速数字电路系统的发展提出的脉冲压缩、频分复用技术;随着激光加工技术发展提出的弱光栅阵列、弱反射点阵列、瑞利散射增强技术等。这些技术可以用于扩大系统的复用规模,提升系统的传感精度。直接将分布式声波传感器系统,或者相关的技术直接应用于水声传感中时,虽然可以提升系统的复用规模,但是仍然存在测量精度不足、频率响应不佳等性能表现问题,因此需要对这两种技术的结合作进一步的研究。本文以实现大规模复用的高光纤声波传感器阵列,满足目前水下声传感的应用的需求为目标展开研究。主要研究内容为提升水听器系统的复用规模,测量精度,以及频率响应等关键指标,为传感阵列轻型化等应用难题提供解决方案。所做的研究以按照递进的顺序展开,包括基于相位噪声补偿的水听器高精度相干探测技术,基于脉冲压缩的超高精度水听器探测技术,基于正交频分复用与游标效应的高频率响应水听器探测技术,以及基于飞秒激光直写的大规模弱反射点阵列加工技术。这些工作的主要创新性为:（1）在基于相位噪声补偿的低噪声水听器相干探测技术的研究工作中,通过提出基于相干探测与弱反射点阵列的水听器系统,以及相干探测的相位噪声补偿结构,实现了探测距离20km,空间分辨率10m,噪声等级为-71.2dB re rad/√Hz@10-2500Hz的大规模复用低噪声系统,其中相位噪声补偿结构对于低频噪声有平均28dB的抑制效果。该系统的指标符合水下声传感应用的噪声等级要求,并且具有传统水听器阵列20倍的复用规模。（2）在基于脉冲压缩的超低噪声水听器探测技术的研究工作中,提出了基于脉冲压缩方法的相位噪声补偿结构,并对系统噪声成分做了分析与计算。实现了探测距离20km,空间分辨率20m,噪声等级为-93.16dB re rad/√Hz@500-2500Hz的超高精度系统,其中相位噪声补偿结构对于系统噪底降低贡献了12dB的补偿效果。该技术可以为水听器系统复用规模的进一步扩大以及传感器阵列的轻型化封装留出噪声等级余量。（3）在基于正交频分复用与游标效应的高频率响应水听器探测技术的研究工作中,提出了正交频分复用与游标效应方法两种提升系统频率响应的方法。实现了探测距离50km,最高可探测频率25k Hz的高频率响应系统。该技术解决了本文所提出的水听器系统因为复用规模扩大所伴生出的频率响应不佳的问题。（4）在基于飞秒激光直写的大规模弱反射点阵列加工技术研究工作中,提出了全自动弱反射点阵列刻写系统,以及高反射率低传输损耗的弱反射点刻写工艺。制作出的弱反射点阵列样品长度为9.8km,反射点间隔10m,反射率为-42dB,传输损耗-0.34dB/km。该研究解决了现有弱反射点阵列应用于水听器系统中时性能表现不佳的问题。
刘洋[6]（2019）在《基于AOFS调谐的星间零差相干激光通信探测技术研究》文中研究说明随着现代应用技术的发展,对高速率、远距离星间信息传输的需求与日俱增,由于射频通信的传输速率已经成为空间信息高速传输的瓶颈,所以迫切需要一种能够提高空间信息传输速率,倍增空间信息传输容量的新通信模式,相干光通信是解决上述需求的有效途径,将会成为未来空间信息传输的发展方向。零差相干探测作为相干光通信一个重要环节,通过本振光跟踪信号光的方式,在“零”中频下还原基带信号,实现接收端对发射信号的解调,完成空间信息传递。实际应用中,受到锁相环路机理和外部因素影响,一方面导致环路不能同时实现“宽”范围频率捕获和“高”精度位相跟踪,另一方面导致接收机高速通信时探测灵敏度衰退,不能获得很好的通信性能。如何实现适用于星间链路要求的锁相系统是相干探测首先要解决的问题。本文针对上述技术难点开展了基于声光移频器（Acousto-Optic Frequency shifter,AOFS）调谐方式的星间零差相干激光通信探测技术研究。以星间激光通信为应用背景,对比了激光通信中强度调制直接探测体制和相干探测体制,分析了不同探测体制下的灵敏度影响因素,与“直接探测”系统和“全数字相干”系统相比,“模拟相干”系统器件相对成熟,实现简单、稳定,不需要大功率数字芯片,所以功耗较低,是远距离、高速率星间激光通信平台搭载的理想探测模式。在通信种类、调制方式、光锁相种类和光压控振荡器种类的对比研究中,结合各自的优缺点,确定了发射端“二进制相移键控”调制模式,接收端“零差相干”解调,锁相环采取外调谐方式下的科斯塔斯环作为研究背景,建立基于AOFS调谐的科斯塔斯光锁相模型,分析该模式下的锁相环路在星间相干链路起到的作用,归纳链路对锁相环路的具体要求,给出设计约束条件。在设计约束条件下,对基于AOFS调谐的科斯塔斯光锁相环工作机理进行研究,从AOFS调谐技术的基本原理和科斯塔斯光锁相环载波恢复的基本原理两方面出发建立相关数学模型,得到频差控制方程,针对各子系统的工作过程,完善环路鉴别器、环路滤波器和光压控振荡器等分系统模型,重点分析AOFS调谐方式下的捕获、跟踪特性,建立特征方程分析影响基于AOFS调谐的科斯塔斯光锁相环接收误码率因素,完成锁相系统关键参数的数值仿真,给出优化方向。针对传统的基于乘法器旋转检测和基于异或门平方律相关检测两种“鉴相”方式在零交叉点控制易丢失、“鉴相”增益低的情况,结合AOFS调谐方式下的科斯塔斯环锁相特性和机理,重点开展了应用背景下的高速率、宽范围精密光锁相环路（Optical Phase-Locked Loop,OPLL）鉴别器研究。在90°光混频器子模块研究中,分析了混频效率和相位特性,获得混频效率方程和相位延迟模型,找到混频效率和信噪比的关系以及相位延迟和混频效率的关系,针对规律进行优化;在平衡探测器子模块研究中,先后进行了噪声分析、共模抑制比分析和信噪比分析,分别建立了输入光功率、接收噪声的关系模型,固定相对强度噪声下接收光功率、噪声的关系模型和光功率失配比、接收相对强度噪声的关系模型,得到最佳优化曲线;在乘法器研究中,设计基于延迟异或门的精密“鉴相”器,分别进行了模型建立、特性分析、参数确定、软件仿真和性能优化,结果表明这种方式实现了高信噪比的“频”、“相”检测,为接收机提供高速率、高精度、宽范围的“鉴相”条件。针对高速率、宽范围精密OPLL鉴别器研究,结合设计的基于延迟异或门“鉴相”单元,开展鉴相误差引起的接收灵敏度退化机理研究,推导出误码率、接收光功率和鉴相误差之间的模型,为提高系统探测灵敏度提供理论依据和优化方向。针对系统控制范围大、动态特性快的特点,本文采取基于AOFS调谐的多级复合环路控制技术,结合各环路的动态控制参数,依次建立了模糊控制模型、改进I型控制模型和改进II型控制模型,分别对应温度跟踪环、压电跟踪环和AOFS精跟踪环,给出多级复合光锁相环设计电路,包括各驱动单元、放大单元、频率检测单元、延迟异或门单元等原理图和所选器件主要参数,实现了对星间多普勒频移和激光器位相噪声的有效抑制。在完成上述机理研究和关键环节设计后,进行了一系列基于AOFS调谐技术的光学锁相环性能测试实验,对AOFS性能、环路鉴别器性能、复合环路锁相性能和接收机通信性能进行验证。结果表明方案可行,设计有效,接收机探测性能达到了预期目标,满足星间激光链路的应用条件。本文的工作为零差相干激光通信的研究提供技术参考和理论支撑。
唐光召[7]（2017）在《测量设备无关量子密钥分发系统与网络实验研究》文中研究说明量子密钥分发（quantum key distribution,QKD）在理论上可以产生无条件安全的密钥。从1984年BB84协议出现以来,QKD系统正逐步朝着高密钥率、远距离和网络化方向发展。与此同时,实际QKD系统的安全性也逐渐引起人们的重视。目前已经逐渐发现了一些安全性漏洞,并且实现了简单有效的攻击演示。因此只有对实际系统的安全性漏洞开展防御性研究,才能确保QKD在现实条件下的安全性。测量设备无关量子密钥分发（measurement-device-independent QKD,MDIQKD）,可以完全消除测量漏洞,它是将测量设备放置在不可信第三方,提高了实际QKD系统的安全性。因此开展MDI-QKD系统和网络的实验研究有十分重要的意义。目前,MDI-QKD系统和网络的实验操作较为复杂,限制了其实验研究的广泛性。为了简化MDI-QKD实验操作,降低实验难度,本文开展了偏振复用MDI-QKD系统、“plug-and-play”MDI-QKD系统以及“plug-and-play”MDI-QKD网络的实验研究,主要完成了以下几方面的工作:1.进行了偏振复用time-bin相位编码MDI-QKD的原理性验证。实验系统减少了强度调制器的使用数量,并实现了对所有符合响应的有效测量。我们使用偏振调制器和由偏振分束器熔接的不等臂Mach-Zehnder干涉仪（Asymmetric Mach-Zehnder Interferometer,AMZI）进行X基和Z基的编码。两个time bin分别复用了互相垂直的偏振态,两个编码基光强保持一致。在探测端使用偏振分束器对两个time bin进行解复用,并分别传送至保偏耦合器进行干涉。2.我们实现了一套全自稳的time-bin相位编码“plug-and-play”MDI-QKD系统。在该系统中,Alice和Bob共用一个信号激光器和一个AMZI,两用户的光信号在频谱、脉冲波形、相位参考系和偏振态上保持一致。同时,通过合理设计同步光路,即从Alice返回的同步激光用于激发Bob的信号光,而从Bob返回的同步激光用于激发Alice的信号光,保证了Alice和Bob的编码信号同时到达Charlie端。该系统降低了Alice和Bob的硬件需求,便于网络化。3.我们提出了一个“plug-and-play”MDI-QKD网络方案。网络中的辅助系统集中在不可信服务终端,包括同步光源系统、信号光源系统和探测系统,用户只需要信号监控和量子比特编码设备,便于网络的扩展。每台同步激光对应一个特定用户,用于激发其他通信用户的信号光。用户连续编码由其他同步激光激发的信号光,可以实现与其他通信用户点对多点的量子密钥分发。我们在实验上搭建了三用户（Alice、David、Bob）和一个不可信服务终端（Charlie）的“plug-and-play”MDI-QKD网络。在该网络中,三个用户共用一套time bin产生设备,结合合理的同步光路设计,保证了网络的自稳特性。在通信过程中,David连续编码由Alice和Bob对应的同步激光激发的信号脉冲,与Alice和Bob同时进行了密钥分发。
潘亮[8]（2017）在《基于激光干涉和拉曼散射融合的双参量分布式传感技术研究》文中进行了进一步梳理随着分布式光纤传感技术的发展与应用,人们对于多参量、多功能融合传感技术的需求越发迫切。本着生产实践和工程安全中对振动和温度的双参量传感需求,本文提出了一种基于激光干涉和拉曼散射融合的双参量分布式光纤振动和温度融合传感技术。该技术采用了波分复用技术,在双马赫曾德干涉仪的结构基础上对融合传感技术进行了系统构建,实现了对传感光纤上对拉曼散射信号和激光干涉信号的分束解调,并达到了对振动信息和温度信息同时传感的目的。本文开展的主要创新性工作内容如下:1.提出了基于激光干涉和拉曼散射融合的分布式光纤振动和温度融合解调方法。该方法在双马赫曾德干涉仪的结构基础上,采用波分复用技术,配合以不同波长的激光光源,实现了激光干涉光和拉曼散射光的双波长融合传感。该融合解调方法采用了无缝衔接合束技术,通过在双马赫曾德干涉仪的一条传感臂上对双波长光源进行耦合,再通过波分解复用技术将拉曼散射光从传感臂上的合束光中提取出来。2.从光纤中拉曼散射的机理出发并考虑散射光中的噪声成分,提出了一种基于集合经验模态分解方法的加噪声辅助噪声分析方法。该去噪方法首先对光纤中背向拉曼散射光信号进行白噪声添加,再使用经验模态分解的方法对加噪信号进行分析。在分解后所得到的固有模态函数中,可以根据温度信号和噪声信号在分解后的信号中传播规律的差别,实现对温度突变信息和噪声信号的识别,并将噪声信号从固有模态函数中滤除,再通过函数重建还原温度信号。该方法能够有效提高信噪比,增强温度测量精度,实现长距离温度传感。3.针对偏振退化和偏振相位漂移在分布式双参量融合传感中对振动信号定位精度的影响,提出了一种快速偏振补偿方法。该偏振补偿方法是在双马赫曾德干涉仪的两个传感臂上构建偏振反馈机制,继而通过偏振控制器和偏振分束器对传感光纤中的偏振态进行快速定向补偿。该方法能够快速实现对干涉信号的相位同步和干涉可见度最大化的补偿,从而消除偏振衰退和偏振相位漂移对传感器定位精度的影响,最终降低双参量分布式光纤融合传感中对振动信号的定位误差。4.构建了基于激光干涉和拉曼散射融合的双参量分布式传感解调系统。该解调系统对硬件和软件采用了模块化设计,并加入了温度自校正机制和快速偏振补偿机制。其中,温度自校正模块通过对光纤环的温度进行实时测量来补偿双参量传感系统中器件温度漂移对温度传感性能的影响,提高传感稳定性。而快速偏振补偿模块设计了快速偏振调节的软件控制算法,通过对偏振分束器输出信号进行分析,反馈调节高速数字偏振控制器,实现对传感光纤中光偏振态的快速补偿。
罗长洲,胡晓东,高立民,谷林,郑黎,陈良益[9]（2003）在《光电探测系统温度自动补偿技术》文中提出光电元器件的基本参数都随温度而变化,这严重地影响了由它们组成的光电探测系统对环境温度的适应性。本文运用信号与系统的理论,分析光电探测系统自动温度补偿技术的原理,提出温度自动补偿技术能有效地调整光电探测系统发光器件的工作电流和实现光电探测系统的温度自动补偿功能。
张锦龙[10]（2009）在《基于光纤光栅的传感和解调技术研究》文中研究说明光纤传感器技术是通过传感器从自然信源获取信息,并对信息进行处理和识别的一门多学科交叉的现代科学,它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱。该技术涉及到激光技术、纤维光学、非线性光学、电子技术、计算机技术、通信技术、信号处理技术等多个学科和领域。随着传感技术的深入研究与应用,光纤光栅传感技术正要向着网络化、智能化和实用化方向发展,传感解调技术也将向着高速度、高精度和分布式测量等方向发展。本文在调研光纤传感的特点和其在军事、民用领域的应用以及国内外研究进展的基础上,研究了光纤光栅传感技术：分析了光纤光栅传感解调技术的优、劣势,以及今后研究的方向与待解决的技术难点；依据耦合模理论分析方法研究了光纤光栅的光学特性和传感机理；总结了光纤光栅的分类及各类型光纤光栅的制作方法；对多种光纤光栅传感器和解调方案进行了系统的理论和实验研究,设计了四种传感器和三种解调结构,并成功构建了光纤光栅无线传感网络。其主要研究工作和创新成果（黑体部分）如下：针对光纤光栅传感技术实用化中的交叉敏感问题,设计了渐变型等强度悬臂梁结构,研究其对光纤光栅调谐的温度补偿机理,实验验证了该悬臂梁对光纤光栅线性、无啁啾的调谐和温度补偿。采用渐变型悬臂梁调谐光纤布拉格光栅（FBG）,通过测定光栅反射谱双峰的位置,使用一根光栅实现了应力和温度双参量同时传感测量。应力和温度传感的灵敏度分别为KF=0.125nm/N和KT=0.0124nm/℃。设计并实现了基于带宽检测的啁啾光纤光栅位移传感器,通过测定啁啾光栅反射谱带宽实现位移的测定,位移传感的灵敏度为K=0.05nm/mm。设计并实现了基于光强检测的啁啾光纤光栅位移传感器。该系统利用电路方法测定光强,提高了测量精度并降低了成本。位移传感的灵敏度为K=0.58pm/mm。研究FBG化学浓度传感器,对丙二醇溶液浓度的测量进行了实验研究,分析了温度敏感对化学浓度的影响及其去敏方法。通过测定溶液折射率的变化实现其对浓度的检测。设计并实现了基于交叉相位调制（XPM）技术的锁相光纤光栅传感器解调系统。采用XPM技术避免了压电陶瓷（PZT）等机械结构的使用,大大提高了系统速度和可重复性,对温度的测量精度可达0.1℃。分析了外界环境对M-Z结构的影响,并提出以LiNbO3波导器件克服环境对干涉器件影响的改进方案。设计了基于保偏型光纤环镜的波长解调系统,分析了其输入光波长和输出光功率分配特性,进行数值仿真并搭建了解调系统。通过调节保偏光纤长度、耦合器耦合系数、保偏光纤主轴角度,实现对测量范围和系统分辨率的调控,并能通过软件自动测定其结构参数。系统在解调范围大于1 nm时,分辨率小于1pm,测量精度小于±1pm。设计了采用保偏光纤和偏振分束器构建干涉仪的传感解调方案,仿真分析了系统结构参数对输出光强与波长对应关系的影响,并搭建实验系统。系统通过调节保偏光纤长度、保偏光纤主轴角度,实现对测量范围和系统分辨率的调控,在解调范围大于1nm时,分辨率小于1pm,测量精度小于±1pm。基于LabVIEW软件平台开发了针对不同传感解调方案的光纤光栅传感解调控制软件,成功地应用于不同机理、不同结构FBG传感器的结构参数测定、数据处理和实时二维图像显示。该软件是传感系统能够脱离实验室,进入应用领域的关键,具有通用性。论文最后对研究工作进行了总结,给出了进一步研究的方向。
二、光电探测系统温度自动补偿技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、光电探测系统温度自动补偿技术（论文提纲范文）
（1）基于超快光学技术的实时测量系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超快光学技术简介 |
| 1.2.1 色散傅里叶变换在实时测量中的优势 |
| 1.2.2 光学时间拉伸技术在测量高速信号中的优势 |
| 1.3 基于超快光学技术的实时测量系统及研究进展 |
| 1.3.1 超快实时成像系统 |
| 1.3.2 实时光谱测量系统 |
| 1.3.3 实时传感系统 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 2 超快光学技术理论与涉及的关键器件 |
| 2.1 色散傅里叶变换原理 |
| 2.1.1 色散傅里叶变换的实现条件 |
| 2.1.2 色散傅里叶变换的数学表达 |
| 2.2 光学时间拉伸技术原理 |
| 2.2.1 光学时间拉伸系统中的映射关系 |
| 2.2.2 光学时间拉伸过程的数学表达 |
| 2.2.3 光学时间拉伸系统中的非线性效应 |
| 2.3 超快光学技术中涉及的关键器件 |
| 2.3.1 用于产生超快激光的脉冲光源 |
| 2.3.2 马赫-曾德尔调制器 |
| 2.3.3 模数转换器以及光子时间拉伸模数转换器 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于光学时间拉伸技术的实时器件表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于相位分集的实时器件表征原理 |
| 3.2.1 脉冲响应和频率响应 |
| 3.2.2 单电极双输出马赫-曾德尔调制器 |
| 3.3 基于光学时间拉伸原理的待测器件实时表征系统实验方案 |
| 3.3.1 系统结构 |
| 3.3.2 相位分集仿真 |
| 3.4 待测器件响应的数字信号处理 |
| 3.4.1 时间序列分割和帧对齐 |
| 3.4.2 包络修正与脉冲响应定位 |
| 3.4.3 Tikhonov正则化 |
| 3.5 实验结果与讨论 |
| 3.5.1 相位分集测试 |
| 3.5.2 电放大器频率响应测试 |
| 3.5.3 讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于差分光学时间拉伸技术的瞬时频率测量 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 差分光学时间拉伸技术实现原理 |
| 4.2.1 双输出推挽式马赫-曾德尔调制器 |
| 4.2.2 差分光电探测 |
| 4.3 瞬时频率测量系统结构 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.4.1 单音信号测量 |
| 4.4.2 双音信号测量 |
| 4.4.3 讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于频谱整形和频时映射原理的实时应力传感系统 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 频谱整形和频时映射原理 |
| 5.3 基于由PM-PCF构成的Sagnac干涉仪和频时映射原理的实时应力解调系统 |
| 5.3.1 保偏光子晶体光纤 |
| 5.3.2 光纤Sagnac干涉仪原理 |
| 5.3.3 基于PM-PCF的 Sagnac干涉仪原理与制作 |
| 5.3.4 基于PM-PCF的 Sagnanc干涉仪用于实时应力解调的系统结构 |
| 5.3.5 实验结果与分析 |
| 5.4 基于单模-两模-单模光纤滤波器和频时映射原理的实时应力解调系统 |
| 5.4.1 少模光纤 |
| 5.4.2 光纤M-Z干涉仪原理 |
| 5.4.3 单模-两模-单模光纤滤波器原理与制作 |
| 5.4.4 基于自制单模-两模-单模光纤滤波器的实时应力解调系统结构 |
| 5.4.5 实验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文的研究内容与成果 |
| 6.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 附录 A 缩略语 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）高精度高稳定Si-APD单光子探测技术研究（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| Abstract |
| 第一章 前言 |
| 1.1 研究背景介绍 |
| 1.1.1 时间信号的产生与传递 |
| 1.1.2 激光时间传递技术原理 |
| 1.1.3 激光时间传递在国内外的研究进展 |
| 1.1.4 高精度高稳定度单光子探测技术的研究现状 |
| 1.2 论文的选题意义与创新点 |
| 1.3 论文的主要内容与框架 |
| 第二章 高精度Si-APD单光子探测器的研制 |
| 2.1 盖革模式APD单光子探测技术 |
| 2.1.1 盖革模式APD的探测方案 |
| 2.1.2 盖革模式APD单光子探测器的性能指标 |
| 2.2 高精度单光子探测器制备 |
| 2.2.1 APD器件选型 |
| 2.2.2 高精度探测电路设计 |
| 2.3 高精度时间传递测试系统搭建 |
| 2.3.1 激光时间传递测试系统 |
| 2.3.2 探测器的性能指标测试 |
| 2.3.3 709nm时间传递测试系统的稳定性能 |
| 2.4 时间传递系统稳定度的影响因素及数值模拟 |
| 2.5 高稳定性能时间传递测试系统搭建 |
| 2.5.1 时间传递测试系统改进 |
| 2.5.2 探测器改进 |
| 2.5.3 新时间传递测试系统的稳定度 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 飞秒级温漂的高精度高稳定单光子探测 |
| 3.1 环境温度缓慢变化时的温漂被动补偿方案 |
| 3.1.1 25μm高精度探测器的温漂测试 |
| 3.1.2 100μm高精度探测器的温漂测试 |
| 3.2 环境温度复杂变化时的温漂主动控制方案 |
| 3.2.1 实验方案 |
| 3.2.2 温度漂移实验与结果分析 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 多通道高精度高稳定单光子探测 |
| 4.1 多通道单光子探测提升系统稳定度 |
| 4.1.1 多通道探测原理 |
| 4.1.2 实验方案及结果分析 |
| 4.2 小结 |
| 第五章 激光时间传递链路的长稳性能研究 |
| 5.1 基于单通道单光子探测器系统的长稳测试 |
| 5.1.1 长稳实验数据分析 |
| 5.1.2 单通道探测系统的长稳水平 |
| 5.2 基于多通道单光子探测模块系统的长稳测试 |
| 5.2.1 实验方案及长稳结果分析 |
| 5.2.2 多通道探测系统的优化方向 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 APD单光子探测技术的其他应用研究 |
| 6.1 4H-SiC APD在盖革模式下的性能研究 |
| 6.1.1 实验方案 |
| 6.1.2 4H-SiC APD器件的性能研究 |
| 6.1.3 温度对4H-SiC APD器件性能的影响 |
| 6.2 高背景噪声环境下的光子计数激光测距 |
| 6.2.1 四通道轻小型激光测距系统 |
| 6.2.2 静态目标白天快速测距 |
| 6.2.3 快速移动目标白天跟踪测距 |
| 6.3 小结 |
| 第七章 总结和展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间科研成果与奖励 |
| 致谢 |
（3）CEPC闪烁体成像型电磁量能器原型机读出电子学方案研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1. 希格斯粒子 |
| 1.1.1. 希格斯粒子介绍 |
| 1.1.2. 相关实验 |
| 1.2. 环形正负电子对撞机 |
| 1.2.1. 项目背景 |
| 1.2.2. 探测器结构 |
| 1.3. 成像型量能器 |
| 1.3.1. 粒子流算法 |
| 1.3.2. 成像型量能器 |
| 1.4. 本论文研究内容及结构安排 |
| 参考文献 |
| 第2章 闪烁体成像型电磁量能器 |
| 2.1. CEPC电磁量能器 |
| 2.1.1. 量能器原理 |
| 2.1.2. CEPC电磁量能器 |
| 2.2. 硅光电倍增管 |
| 2.2.1. 简介与发展情况 |
| 2.2.2. 工作原理 |
| 2.2.3. 特性与参数 |
| 2.2.4. 基本读出方式 |
| 2.3. 闪烁体方案成像型电磁量能器原型机 |
| 2.3.1. 结构与指标 |
| 2.3.2. 读出电子学需求 |
| 2.4. 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 关键ASIC调研与测试 |
| 3.1. ASIC选型 |
| 3.2. SPIROC系列芯片介绍 |
| 3.2.1. 模拟部分 |
| 3.2.2. 模数混合部分 |
| 3.2.3. 数字部分 |
| 3.3. 单芯片测试板设计 |
| 3.3.1. 框架设计 |
| 3.3.2. 电源设计 |
| 3.3.3. 前端板 |
| 3.3.4. 数据接口板 |
| 3.4. 测试方法与结果 |
| 3.4.1. 功能测试 |
| 3.4.2. 基线与噪声测试 |
| 3.4.3. 电荷测量 |
| 3.4.4. 时间测量 |
| 3.4.5. 阈值与触发效率测试 |
| 3.5. 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 读出系统设计 |
| 4.1. 读出电子学系统介绍 |
| 4.2. 前端部分 |
| 4.2.1. 硬件结构设计 |
| 4.2.2. 器件选型 |
| 4.2.3. 电刻度系统 |
| 4.2.4. 光刻度系统 |
| 4.2.5. 温度补偿系统 |
| 4.3. 后端部分 |
| 4.3.1. 数据采集板 |
| 4.3.2. FELIX系统 |
| 4.4. 上位机软件 |
| 4.5. 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 原型机系统性能测试 |
| 5.1. 单层性能测试 |
| 5.1.1. 台基与噪声分析 |
| 5.1.2. 电子学响应线性测试 |
| 5.1.3. SiPM增益刻度 |
| 5.1.4. 增益补偿效果测试 |
| 5.1.5. 放射源测试 |
| 5.2. 多层联调宇宙线测试 |
| 5.2.1. 测试平台 |
| 5.2.2. MIP能谱 |
| 5.2.3. 径迹重建 |
| 5.3. 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1. 总结 |
| 6.2. 展望 |
| 附录1 单芯片测试板 |
| 附录2 单芯片测试与单EBU测试上位机软件界面 |
| 附录3 联合测试现场 |
| 附录4 SiPM焊接质量控制 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文 |
（4）复杂背景下反无人机的智能光电搜索跟踪技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 反无人机系统国内外研究现状 |
| 1.2.2 目标探测跟踪领域国内外研究现状 |
| 1.3 当前光电跟踪装备及目标搜索跟踪技术中存在的问题 |
| 1.4 研究难点 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 第二章 目标成像特点及基本跟踪设计理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 “低慢小”目标在复杂背景下的成像特点 |
| 2.2.1 光谱特征 |
| 2.2.2 颜色特征 |
| 2.2.3 偏振特性 |
| 2.2.4 三维特征 |
| 2.2.5 运动特征 |
| 2.3 基于多光谱探测的光学载荷设计 |
| 2.4 光电跟踪基本伺服跟踪理论 |
| 2.4.1 基本控制原理 |
| 2.4.2 复合前馈控制 |
| 2.4.3 目标跟踪及轨迹预测 |
| 2.4.4 动载体情况下的陀螺稳像控制 |
| 2.5 基于复杂背景的基本图像跟踪理论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 改进的多模TLD目标跟踪算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 TLD算法的主要模块 |
| 3.2.1 跟踪器 |
| 3.2.2 检测器 |
| 3.2.3 整合器 |
| 3.2.4 P-N学习模块 |
| 3.3 KCF算法简介 |
| 3.3.1 构造样本 |
| 3.3.2 训练分类器 |
| 3.3.3 目标检测 |
| 3.3.4 分类器的更新 |
| 3.4 多模复合TLD目标跟踪算法 |
| 3.4.1 TLD算法中改进的多特征融合目标跟踪器 |
| 3.4.2 改进的多模复合TLD算法 |
| 3.4.3 仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于神经网络的IMM卡尔曼滤波前馈补偿伺服控制算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 伺服系统构成及工作原理 |
| 4.3 基于神经网络的IMM卡尔曼滤波复合控制器 |
| 4.4 用于估计模型最优参数的神经网络参数训练器 |
| 4.5 仿真分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 抗长时遮挡的联合IMM卡尔曼滤波-TLD目标跟踪算法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基本原理 |
| 5.3 目标遮挡时对可能出现区域的概率估计 |
| 5.4 仿真分析 |
| 5.5 多机联合IMM卡尔曼滤波-TLD目标跟踪 |
| 5.6 基于抗长时遮挡IMM卡尔曼滤波器轨迹预估的延伸功能 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 硬件设计与实现 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 智能光电搜索跟踪系统构成和工作原理 |
| 6.3 光学系统设计 |
| 6.4 搜索跟踪系统的伺服控制模块设计 |
| 6.4.1 伺服控制系统设计要点 |
| 6.4.2 伺服控制系统总体构架 |
| 6.4.3 伺服控制电控设计 |
| 6.5 时序控制模块设计 |
| 6.6 GPU图像处理平台设计 |
| 6.7 关键技术 |
| 6.8 本章小结 |
| 第七章 智能光电搜索跟踪系统试验分析 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 IMM卡尔曼滤波前馈补偿控制跟踪精度试验 |
| 7.3 多模复合TLD目标跟踪试验 |
| 7.4 抗长时遮挡IMM卡尔曼滤波-TLD目标跟踪试验 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 工作总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）面向水听器应用的高性能光纤准分布式声波传感器（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 光纤水听器技术概述 |
| 1.2.1 干涉式光纤水听器的阵列形式 |
| 1.2.2 干涉式光纤水听器系统的调制解调方法 |
| 1.2.3 干涉式光纤水听器的复用技术 |
| 1.3 光纤分布式声波传感技术研究现状 |
| 1.4 本论文主要内容与结构安排 |
| 第二章 分布式与准分布式光纤声波传感器的传感原理 |
| 2.1 光纤中的散射 |
| 2.1.1 光纤中后向散射的分类 |
| 2.1.2 瑞利散射的原理与特性 |
| 2.1.3 米散射仿真方法 |
| 2.2 分布式声波传感的基本原理 |
| 2.2.1 光的干涉特性与相干探测结构 |
| 2.2.2 分布式声波传感系统的数学描述 |
| 2.3 水听器阵列与准分布式声波传感器的系统参数设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于相位噪声补偿的低噪声水听器相干探测技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于相干探测的准分布式声波传感系统探测原理 |
| 3.3 相干探测结构的噪声来源与相位噪声补偿结构 |
| 3.4 基于相位噪声补偿的相干探测系统设置 |
| 3.5 系统测试结果与讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于脉冲压缩的超低噪声水听器探测技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于脉冲压缩的水听器阵列调制与解调原理 |
| 4.3 系统的噪声成分分析与主要噪声的理论值计算方法 |
| 4.4 系统实验设置 |
| 4.5 实验结果与讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于正交频分复用与游标效应的高频率响应水听器探测技术 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 正交频分复用方法的基本原理 |
| 5.3 游标效应的原理与局限 |
| 5.4 实验系统设置 |
| 5.5 实验结果与讨论 |
| 5.5.1 OFDM方法的性能验证 |
| 5.5.2 游标效应方法的传感性能验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 基于飞秒激光直写的大规模弱反射点阵列加工技术 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 飞秒激光直写加工弱反射点技术原理 |
| 6.3 基于飞秒激光加工的弱反射点自动加工系统设计 |
| 6.4 弱反射点刻写工艺的设计与迭代 |
| 6.5 大规模复用弱反射点阵列样品与测试结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 工作及创新意义总结 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）基于AOFS调谐的星间零差相干激光通信探测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略语中英文对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 空间相干激光通信技术研究的目的与意义 |
| 1.2 国内外研究概况及发展趋势分析 |
| 1.2.1 美国相干激光通信发展概况 |
| 1.2.2 欧洲相干激光通信发展概况 |
| 1.2.3 日本相干激光通信发展概况 |
| 1.2.4 国内相干激光通信发展概况 |
| 1.2.5 光锁相环路国内外研究概况 |
| 1.3 课题来源、主要研究内容及结构安排 |
| 第2章 基于COSTAS环的星间零差相干激光通信系统 |
| 2.1 星间激光通信系统 |
| 2.2 激光通信中IM/DD探测体制与相干探测体制 |
| 2.2.1 IM/DD探测系统 |
| 2.2.2 相干探测系统 |
| 2.3 星间相干激光通信系统的种类与调制方式 |
| 2.3.1 星间相干激光通信种类研究 |
| 2.3.2 星间相干激光通信调制方式研究 |
| 2.4 相干激光通信系统中光学锁相环种类 |
| 2.4.1 平衡光锁相环 |
| 2.4.2 COSTAS光锁相环 |
| 2.4.3 同步位光锁相环 |
| 2.4.4 振荡光锁相环 |
| 2.4.5 副载波光锁相环 |
| 2.4.6 判决反馈光锁相环 |
| 2.5 OPLL锁相环中光压控振荡器的作用和种类 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于AOFS调谐的COSTAS光锁相环分析 |
| 3.1 星间相干激光通信系统中光锁相环路的功能与要求 |
| 3.2 基于AOFS调谐的COSTAS光锁相环工作机理研究 |
| 3.2.1 AOFS调谐技术的基本原理 |
| 3.2.2 COSTAS光锁相环载波恢复的基本原理 |
| 3.2.3 基于AOFS调谐的COSTAS光锁相环工作原理 |
| 3.3 基于AOFS调谐的COSTAS光锁相环子系统分析 |
| 3.3.1 环路鉴别器 |
| 3.3.2 环路滤波器 |
| 3.3.3 光压控振荡器 |
| 3.4 AOFS调谐下的光学锁相过程分析 |
| 3.4.1 锁相环路捕获特性分析 |
| 3.4.2 锁相环路跟踪特性分析 |
| 3.4.3 系统仿真 |
| 3.5 影响COSTAS光锁相环接收误码率的因素分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 高速率宽范围精密OPLL鉴别器研究 |
| 4.1 90°光混频器研究 |
| 4.1.1 90°光混频器混频效率分析 |
| 4.1.2 90°光混频器相位延迟特性分析 |
| 4.2 高速平衡式探测器研究 |
| 4.2.1 噪声分析 |
| 4.2.2 基于平衡探测的共模抑制比和信噪比分析 |
| 4.3 基于延迟XOR的精密鉴相器设计 |
| 4.3.1 延迟XOR的模型搭建 |
| 4.3.2 基于延迟XOR的鉴相特性分析 |
| 4.4 鉴相误差引起的接收灵敏度退化机理研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于AOFS调谐的多级复合环路控制技术研究 |
| 5.1 星间DOPPLER频移特性分析 |
| 5.2 基于AOFS调谐的多级复合环路控制策略 |
| 5.2.1 控制系统的组成及实现 |
| 5.2.2 控制参数分析 |
| 5.3 多级复合环路设计 |
| 5.3.1 温度跟踪环设计 |
| 5.3.2 PZT跟踪环设计 |
| 5.3.3 AOFS跟踪环设计 |
| 5.4 多级复合光锁相环电路设计 |
| 5.4.1 PZT快调谐环电路设计 |
| 5.4.2 AOFS精调谐环电路设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于AOFS调谐技术的光学锁相环性能测试 |
| 6.1 AOFS性能测试 |
| 6.1.1 测试原理 |
| 6.1.2 AOFS插入损耗测试系统 |
| 6.1.3 频移量对AOFS插入损耗的影响测试 |
| 6.1.4 驱动功率对AOFS插入损耗的影响测试 |
| 6.1.5 影响AOFS相对插入损耗的综合因素测试 |
| 6.2 环路鉴别器测试 |
| 6.2.1 90°光混频器混频效率测试 |
| 6.2.2 90°光混频器相位精度测试 |
| 6.2.3 延迟XOR鉴相性能测试 |
| 6.3 复合环路锁相性能测试 |
| 6.3.1 测试原理及系统 |
| 6.3.2 测试结果及分析 |
| 6.4 零差相干激光通信探测系统性能测试 |
| 6.4.1 零差相干接收系统残余噪声测试 |
| 6.4.2 零差相干接收系统探测灵敏度测试 |
| 6.4.3 零差相干接收系统自动捕获及DOPPLER频移补偿测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文主要工作总结 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 论文下一步研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间发表论文、获奖及参加科研项目 |
（7）测量设备无关量子密钥分发系统与网络实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号使用说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子密码学简介 |
| 1.2 量子密钥分发协议与实验研究进展 |
| 1.3 MDI-QKD研究现状 |
| 1.4 本文研究内容与结构 |
| 第二章 离散变量QKD系统与反向安全性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 离散变量QKD协议 |
| 2.2.1 BB84 协议 |
| 2.2.2 Ekert91 协议 |
| 2.2.3 诱骗态协议 |
| 2.2.4 DPS协议 |
| 2.2.5 RFI-QKD协议 |
| 2.3 离散变量实际QKD系统 |
| 2.3.1 QKD系统组成 |
| 2.3.2 QKD系统分类 |
| 2.4 QKD网络 |
| 2.4.1 基于可信中继的QKD网络 |
| 2.4.2 局域星型QKD网络 |
| 2.5 针对实际QKD系统的反向安全性研究 |
| 2.5.1 针对源的反向安全性研究 |
| 2.5.2 针对测量的反向安全性研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 测量设备无关量子密钥分发 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 MDI-QKD |
| 3.3 偏振编码MDI-QKD实验进展 |
| 3.4 time-bin相位编码MDI-QKD实验进展 |
| 3.5 “plug and play”MDI-QKD |
| 3.6 MDI-QKD网络进展 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 偏振复用MDI-QKD系统 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 偏振复用MDI-QKD实验原理 |
| 4.3 实验装置与实验结果 |
| 4.3.1 基本功能验证 |
| 4.3.2 偏振复用MDI-QKD原理性验证 |
| 4.4 对偏振复用MDI-QKD的进一步讨论 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 “plug and play”MDI-QKD系统 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验装置与调制步骤 |
| 5.2.1 自稳强度调制器 |
| 5.2.2 实验系统设计与调制 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.4 对“plug and play”MDI-QKD系统的进一步讨论 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 “plug and play”MDI-QKD网络 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 “plug and play”MDI-QKD网络整体结构设计 |
| 6.3 三用户实验验证系统的搭建 |
| 6.4 实验结果 |
| 6.5 “plug and play”MDI-QKD网络的进一步讨论 |
| 6.6 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 本文总结 |
| 7.2 前景展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（8）基于激光干涉和拉曼散射融合的双参量分布式传感技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 分布式光纤传感技术概述 |
| 1.2 散射型分布式光纤传感技术 |
| 1.2.1 基于瑞利散射的分布式光纤传感技术 |
| 1.2.2 基于布里渊散射的分布式光纤传感技术 |
| 1.3 干涉型分布式光纤传感技术 |
| 1.3.1 基于萨格纳克干涉仪的分布式光纤传感技术 |
| 1.3.2 基于迈克尔逊干涉仪的分布式光纤传感技术 |
| 1.3.3 基于马赫曾德干涉仪的的分布式光纤传感技术 |
| 1.4 论文的研究意义及主要研究内容 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第二章 分布式光纤振动和温度融合传感的基本原理 |
| 2.1 拉曼散射型分布式温度传感技术的基本原理 |
| 2.1.1 光纤中的拉曼散射效应 |
| 2.1.2 光时域反射技术的基本原理 |
| 2.1.3 基于拉曼散射的分布式温度解调方法 |
| 2.2 干涉型分布式光纤振动传感技术的基本原理 |
| 2.2.1 基于双马赫曾德干涉仪的振动传感原理 |
| 2.2.2 基于双马赫曾德干涉仪的振动定位原理 |
| 2.3 双参量分布式光纤振动和温度传感的融合解调方法 |
| 2.3.1 系统设计 |
| 2.3.2 解调方法 |
| 2.3.3 系统的主要性能指标 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 双参量分布式传感中对温度信号的噪声分析及去噪方法研究 |
| 3.1 温度传感性能的因素分析 |
| 3.2 改善温度传感稳定性的方法 |
| 3.2.1 基于半导体制冷的雪崩光电探测器 |
| 3.2.2 基于前置光纤环的温度自校正方法 |
| 3.3 双参量分布式传感中温度信号的一般去噪方法 |
| 3.3.1 基于累加平均方法的去噪方法 |
| 3.3.2 基于小波变换模极大值的去噪算法 |
| 3.4 基于集合经验模态分解的去噪算法 |
| 3.4.1 经验模态分解算法 |
| 3.4.2 基于集合经验模态分解的去噪算法流程 |
| 3.5 实验验证及分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 双参量分布式传感中对振动信号的偏振补偿方法研究 |
| 4.1 光偏振态的分析方法 |
| 4.1.1 偏振态的三角函数描述 |
| 4.1.2 偏振态的琼斯矢量描述 |
| 4.1.3 偏振态的邦加球描述 |
| 4.2 分布式光纤振动传感中的性能影响因素分析 |
| 4.2.1 偏振退化对干涉可见度的影响 |
| 4.2.2 偏振退化对干涉相位的影响 |
| 4.3 偏振补偿理论 |
| 4.3.1 偏振控制器的偏振态调制原理 |
| 4.3.2 偏振分束器的光调制原理 |
| 4.3.3 偏振控制中的反馈系统构成 |
| 4.4 干涉型振动传感的一般偏振补偿方法 |
| 4.5 基于定向调节的快速偏振补偿方法 |
| 4.6 实验验证及分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 双参量分布式传感技术的系统构建及实验 |
| 5.1 总体设计 |
| 5.2 硬件系统模块 |
| 5.2.1 光源模块 |
| 5.2.2 无源模块 |
| 5.2.3 探测模块 |
| 5.2.4 温度自校正模块 |
| 5.2.5 偏振补偿模块 |
| 5.2.6 电源模块 |
| 5.2.7 采集模块 |
| 5.2.8 信号处理模块 |
| 5.3 整机设计 |
| 5.4 软件系统 |
| 5.5 实验验证与分析 |
| 5.5.1 温度传感的空间分辨率和测温精度 |
| 5.5.2 振动传感中的定位误差 |
| 5.5.3 双参量传感的系统性能参数 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）光电探测系统温度自动补偿技术（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 技术原理 |
| 2 温度自动补偿技术的实现 |
| 3 分析与结论 |
（10）基于光纤光栅的传感和解调技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 Abstract 目录 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤传感技术概述 |
| 1.1.1 光纤传感技术及其优势 |
| 1.1.2 光纤传感器的应用 |
| 1.2 光纤光栅传感及解调技术概述 |
| 1.2.1 光纤光栅传感器及国内外研究进展 |
| 1.2.2 光纤光栅传感解调技术及其面临的问题 |
| 1.3 本论文研究内容及结构安排 第二章 光纤光栅基本理论及传感机理 |
| 2.1 光纤光栅耦合模理论 |
| 2.2 光纤光栅的类型及制作技术的研究 |
| 2.2.1 光纤光栅的分类 |
| 2.2.2 光纤光栅的制作技术 |
| 2.3 FBG的温度和应变传感研究 |
| 2.4 本章小结 第三章 光纤光栅传感器理论及关键技术研究 |
| 3.1 双三角形结构悬臂梁温度补偿技术研究 |
| 3.1.1 等强度悬臂梁的均匀调谐 |
| 3.1.2 改进的温度自补偿方法 |
| 3.2 基于特殊结构悬臂梁的温度和应力双参量传感器设计 |
| 3.2.1 特殊结构悬臂梁应用于温度和应力双参量传感 |
| 3.2.2 温度和应力双参量传感器的测试与分析 |
| 3.3 基于带宽检测的啁啾光纤光栅位移传感器设计 |
| 3.3.1 啁啾光纤光栅应用于位移传感 |
| 3.3.2 毫米级位移所对应的波长测试与分析 |
| 3.4 基于光强检测的啁啾光纤光栅位移传感器设计 |
| 3.4.1 啁啾光纤光栅应用于位移传感 |
| 3.4.2 毫米级位移所对应波长的测试与分析 |
| 3.5 基于FBG的化学浓度传感器设计 |
| 3.5.1 FBG应用于化学浓度传感器 |
| 3.5.2 不同化学浓度的测试与分析 |
| 3.6 本章小结 第四章 光纤光栅传感器干涉法解调技术的研究与实现 |
| 4.1 应用于三种解调结构的干涉解调 |
| 4.2 基于交叉相位调制的解调系统设计 |
| 4.2.1 交叉相位调制分析 |
| 4.2.2 XPM在传感解调系统中的应用 |
| 4.2.3 测温解调系统的测试与分析 |
| 4.3 基于保偏光纤环镜的解调系统设计 |
| 4.3.1 保偏型光纤环镜分析 |
| 4.3.2 保偏FLM在解调系统中的应用 |
| 4.3.3 波长解调系统的测定与分析 |
| 4.4 基于偏振分束器的解调系统设计 |
| 4.4.1 偏振分束器干涉仪分析 |
| 4.4.2 PBS干涉仪应用于解调系统 |
| 4.4.3 波长解调系统的测定与分析 |
| 4.5 本章小结 第五章 LabVIEW在光纤光栅传感解调系统中的应用研究 |
| 5.1 LabVIEW简介 |
| 5.2 基于LabVIEW的解调软件实现 |
| 5.3 本章小结 第六章 总结 |
| 6.1 论文主要研究工作 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 存在的问题及改进措施 参考文献 致谢 攻读学位期间发表的学术论文 |
四、光电探测系统温度自动补偿技术（论文参考文献）
- [1]基于超快光学技术的实时测量系统研究[D]. 白卓娅. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]高精度高稳定Si-APD单光子探测技术研究[D]. 王煜蓉. 华东师范大学, 2020(02)
- [3]CEPC闪烁体成像型电磁量能器原型机读出电子学方案研究[D]. 赵申森. 中国科学技术大学, 2020
- [4]复杂背景下反无人机的智能光电搜索跟踪技术研究[D]. 林俤. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2020(06)
- [5]面向水听器应用的高性能光纤准分布式声波传感器[D]. 吴梦实. 上海交通大学, 2020(01)
- [6]基于AOFS调谐的星间零差相干激光通信探测技术研究[D]. 刘洋. 长春理工大学, 2019(01)
- [7]测量设备无关量子密钥分发系统与网络实验研究[D]. 唐光召. 国防科技大学, 2017(02)
- [8]基于激光干涉和拉曼散射融合的双参量分布式传感技术研究[D]. 潘亮. 天津大学, 2017(01)
- [9]光电探测系统温度自动补偿技术[J]. 罗长洲,胡晓东,高立民,谷林,郑黎,陈良益. 应用光学, 2003(01)
- [10]基于光纤光栅的传感和解调技术研究[D]. 张锦龙. 北京邮电大学, 2009(05)