生并發射一束光脈沖，打在物體上并反射回來，最終被接收器所接收。接收器準確地測量光脈沖從發射到被反射回的傳播時間。鑒于光速是已知的，傳播時間即可被轉換為對距離的測量。結合激光器的高度，激光掃描角度，就可以準確地計算出每一個地面光斑的三維坐標X，Y，Z，如圖所示。RGB雙目指的是目前大家都在熱點研究的，僅依靠雙相機的視差獲取深度信息的方式。RGB雙目相機因為非常依賴純圖像特征匹配，所以在光照較暗或者過度曝光的情況下效果都非常差，另外如果被測場景本身缺乏紋理，也很難進行特征提取和匹配。根據幾何原理：可以得出坐標信息。雖然由視差計算深度的公式很簡潔，但視差d本身的計算卻比較困難。我們需要確切地知道左眼 ...

50 fs激光脈沖。光學隔離器裝在激光振蕩器的出口，以防止激光束反射回振蕩器。在隔離器前安裝半波片調節TDTR測量時的激光功率。然后激光束通過偏振分束器分成泵浦光和探針光。在PBS之前，另一個半波片用來調整泵浦和探針光束之間的功率比。泵束通常在0.2-20 MHz范圍內使用電光調制器(EOM)調制頻率，然后通過物鏡聚焦到樣品。另外一些TDTR設置使用聲光調制器(AOM)，但由于AOM的上升時間長得多，調制頻率通常有限。EOM調制頻率作為鎖定檢測的參考。在通過相同的物鏡聚焦到樣品之前，探針光束通過機械延遲線產生時間延遲。探測束通常在延遲階段之前擴束，以減小長距離傳輸導致的發散。圖1. 典型TDT ...

譜需要記錄激光脈沖激發后發射光隨時間變化的強度分布。理論上可以記錄單個激發-發射循環的信號的時間衰減曲線，但在實際應用中還存在著許多問題。首先，要記錄的時間衰減非常快，比如普遍使用的有機熒光團的光致發光過程僅持續幾百皮秒到幾十納秒；另外不僅要獲取熒光壽命，還要還原熒光衰減曲線形狀，通常為了解決多指數衰減，必須能夠在時間上將記錄的信號解析到這樣的程度：由幾十個樣品進行衰減。使用普通的電子瞬態記錄儀很難達到所需的時間分辨率。 另外如果發射的光太弱則無法產生代表光通量的模擬電壓。 實際上光信號可能只有每個激發/發射周期的幾個光子。 然后信號本身的離散特性導致無法進行模擬采樣。 即使可以通過增加激發功 ...

注意的是，激光脈沖不應該太短，因為小于1ps的脈沖不太單色，這會導致光譜分辨率的嚴重損失。超快光脈沖序列激發樣品晚到熒光發射后的快到拉曼散射光可以被短時分離。2.當激發光在高頻率下進行調制時，熒光和拉曼信號壽命的差異可以轉化為比拉曼信號更大的相位延遲和幅值解調熒光。這一原理是所有頻域方法的基礎。3.拉曼光譜的波長隨激發波長的變化而變化，而更寬的熒光峰對激發波長不敏感。這種性質導致了各種波長域方法，如位移激發拉曼差分光譜(SERDS)。4.拉曼峰的帶寬比熒光峰窄得多。這一特性導致了各種基于算法的基線校正方法，用于采集數據后的熒光背景去除。5.當分子與金屬等納米粒子直接接觸時，熒光背景會被有效猝滅 ...

顯示了激發激光脈沖、發射拉曼散射信號和發射熒光的時間輪廓。熒光過程包括激發、內部轉換和發射三個重要步驟，每個步驟都發生在不同的時間尺度上。首先，入射光子激發熒光團分子的時間為飛秒(10-15秒)量級。其次，振動弛豫的無輻射內轉換過程也非常快，在10-14 ~ 10-11 s之間。最后，熒光發射是一個緩慢的過程，大約發生在10-9-10-7 s左右。熒光壽命是指分子在發射熒光光子前處于激發態的平均時間。圖1所示的指數衰減曲線說明了熒光發射時間的統計分布。單熒光團的熒光時間輪廓符合壽命常數τ的指數函數，而拉曼發射幾乎與激發激光同時發生。由于拉曼信號比熒光信號的發射速度快得多，因此選擇合適的時間門寬 ...

寬的高功率激光脈沖在光纖中傳輸引起的非線性效應對OTDR的影響。OTDR的性能指標包括動態范圍、空間分辨率、測量盲區、工作波長、采樣點、存儲容量等方面。和全分布式傳感聯系較大的指標是動態范圍、空間分辨率和測量盲區。動態范圍定義為初始背向散射功率和噪聲功率之差，單位為對數（dB）。它表明了可以測量的Z大光纖損耗信息，直接決定了可測光纖的長度。空間分辨率顯示了儀器能分辨相鄰兩個事件的能力，影響著定位精度和事件識別的準確性。對OTDR而言，空間分辨率通常定義為事件反射峰功率的10%-90%這段曲線對應的距離。空間分辨率由探測光脈沖寬度決定，和采樣率有關。高強度反射事件導致OTDR的探測器飽和后，探測 ...

器調制為探測光脈沖，再經耦合器注入被測光纖。返回的背向瑞利散射光信號與參考光混合，二者產生中頻信號由平衡探測器接收。平衡探測器輸出帶中頻信息的電流信號，最后經放大，模數轉換后，由數字信號處理單元得到探測曲線。二、相干探測的特點對于傳統OTDR直接功率探測而言，COTDR可以在較低探測光功率下獲得更高的動態范圍。OTDR使用寬帶光源，會占用部分通信信道，COTDR使用單頻窄線寬激光，對通信類光纖檢測的影響可以降低。基于COTDR的原理，抗ASE噪聲的能力也增加，同時采用同性能雪崩光電二極管做平衡探測，可進一步提高信號質量。非線性效應是長距離COTDR探測時需要考慮的問題。當COTDR對長距離線路 ...

沖激光器產生光脈沖，經過起偏器，保證注入光纖的傳感脈沖為完全偏振光。檢偏器用來使特定偏振態的散射光通過。偏振光耦合進光纖后，光纖受外部環境影響會改變其中背向散射光的偏振態，能夠經過檢偏器的光就發生了變化。就可以據此探測光纖的擾動傳感。從應用上來看，POTDR主要是測量與光纖中光波偏振態有關的物理量，在電壓測量、持續振動、快速擾動及光纖中偏振模色散測量中有所應用。利用光纖的二階橫向電光效應，把單模光纖或液體芯光纖彎曲成螺旋型，放置在高壓線路附近。電壓會引起光纖中光波偏振態的變化。光纖在彎曲成螺旋形時，離線路越遠，螺紋間距越大，高頻率的振動測量，使用POTDR也是不錯的選擇。基于頻譜分析的POTD ...

利用時間相關光子計數檢測法的拉曼光譜系統在典型的拉曼散射中，一束光被聚焦到樣品中。散射信號隨后由聚光鏡收集入分光儀，不同波長的拉曼峰被分光儀內的光柵在空間上分隔開。在時域中這些峰通常被認為是同時到達光譜儀。這種方法中拉曼信號通常被熒光輻射污染。通過對發射信號進行時間門控，可以將拉曼信號從熒光背景中分離出來:如果短脈沖光激發分子，拉曼信號在脈沖的脈寬范圍內發射，而熒光的壽命更長。根據這個想法可得到無熒光的拉曼光譜。但是儀器變得更復雜，且由于通過門控系統和光譜儀不可避免的損耗，信號的幅值顯著降低。此外通過光學元件，特別是光譜儀光柵的傳輸通常是偏振相關的。新的拉曼信號的采集和分析方法解決了這兩個障礙 ...

同步，則單個光脈沖將在腔體中來回反彈。 調制的實際強度不必很大； 當“關閉”時衰減 1% 的光的調制器將實現鎖模，因為光的同一部分在穿過腔體時會反復衰減。與這種振幅調制 (AM) 相關的主動鎖模是頻率調制 (FM) 鎖模，它使用基于聲光效應的調制器設備。 該設備在放置在激光腔中并由電信號驅動時，會在通過它的光中引起小的、正弦變化的頻移。 如果調制頻率與腔體的往返時間相匹配，那么腔體中的一些光的頻率會重復上移，而一些會重復下移。 在多次重復之后，上移和下移的光被掃出激光器的增益帶寬。 唯yi不受影響的光是當感應頻移為零時通過調制器的光，它形成了一個窄的光脈沖。主動鎖模的第三種方法是同步鎖模或同步 ...