
n. 自相关器
It was found for the first time that the temporal interval between yellow and red pulses can be measured by an autocorrelator.
首次发现用自相关器可以测量双波段激光脉冲的时间间隔。
This paper describes a microcomputer controlled autocorrelator and datum acquisition processing system for the measurements of picosecond and femtosecond pulses and dyna-mic processes.
本文介绍一种用于皮秒和飞秒级超短脉冲和超快过程测量的微机控制光学自相关器和实验数据获取与处理系统。
自相关器(autocorrelator)是一种用于计算信号与其自身时间延迟版本之间相关性的设备或算法,在信号处理、光学和通信领域有广泛应用。其核心数学表达式为: $$ R{xx}(tau) = int{-infty}^{infty} x(t)x(t-tau) dt $$ 其中$x(t)$表示信号,$tau$为时间延迟参数。
在光学工程中,自相关器被用于测量超短激光脉冲的持续时间。通过将脉冲分成两束并引入可变延迟,利用非线性晶体产生二次谐波信号,最终通过强度测量反推脉冲宽度(来源:维基百科光学自相关词条)。通信系统则利用自相关特性实现信号同步和噪声抑制,例如在CDMA技术中通过自相关峰值判断码序列对齐状态(来源:IEEE通信期刊基础理论)。
该技术还被拓展到量子计算领域,2023年麻省理工学院团队成功实现了单光子级别的自相关测量,为量子光源表征提供了新方案(来源:MIT物理系实验进展报告)。自相关器的实现形式包括基于FPGA的实时数字处理系统,以及利用光纤干涉仪的全光学结构,两者分别在雷达信号处理和超快激光诊断中占据重要地位。
“autocorrelator”(自相关器)是一个由“auto-”(自身)和“correlator”(相关器)组成的复合词,主要用于描述一种测量信号与其自身在不同时间延迟下相关性的工具或算法。以下是详细解释:
自相关器通过计算信号与其时间延迟版本之间的相似性,分析信号的周期性、重复模式或统计特性。数学上,自相关函数可表示为: $$ R(tau) = int_{-infty}^{infty} x(t) cdot x(t+tau) , dt $$ 其中,( x(t) ) 是信号,( tau ) 是时间延迟。
自相关器通常通过以下步骤实现:
在光学实验中,若用自相关器测量激光脉冲,当两束相同脉冲在非线性晶体中重叠时,产生的二次谐波强度与脉冲自相关函数成正比,从而推算出脉冲持续时间。
自相关器是跨学科的重要工具,其核心是通过信号与自身的相关性提取隐藏信息。实际应用中需注意噪声干扰和计算效率,不同领域可能采用硬件(如光学器件)或软件(如数字算法)实现。
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