检索结果-内蒙古大学图书馆

中国激光 2021年第11期48卷 174-179页

作者：王一凡刘庆文李赫陈典何祖源上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

基于背向瑞利散射和啁啾探测脉冲的分布式光纤传感器,能够利用单个探测脉冲获取待测光纤的瑞利散射频谱,突破测量精度与空间分辨率之间的矛盾,实现动态应变信号的测量。瑞利散射频移的检测是应变传感的关键,为此,提出了一种基于频率轴... 详细信息

基于背向瑞利散射和啁啾探测脉冲的分布式光纤传感器,能够利用单个探测脉冲获取待测光纤的瑞利散射频谱,突破测量精度与空间分辨率之间的矛盾,实现动态应变信号的测量。瑞利散射频移的检测是应变传感的关键,为此,提出了一种基于频率轴方向的瑞利频移检测方案,与之前距离轴方向的瑞利频移检测方案相比,该方案利用了更多的瑞利频谱特征信息,进一步提高了应变信号测量的信噪比。在验证实验中,该方案成功还原出在10km待测光纤末端上施加的幅度为100nε的正弦振动波形,系统的空间分辨率为1m,应变分辨率为157 pε/√Hz,在不需任何平均处理下,信噪比达到32.5 dB.

关键词：光纤光学分布式光纤传感瑞利散射

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微纳光学中的光子自旋霍尔效应

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光学学报 2023年第16期43卷 34-49页

作者：冯娟王波陈险峰区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海交通大学物理与天文学院上海200240 上海量子科学研究中心上海201315 山东师范大学光场调控及应用中心山东济南250358

光的自旋轨道耦合现象在微纳尺度的光与物质相互作用中几乎无处不在。偶极辐射等非傍轴光在空间传播中具有自发自旋轨道耦合,当光遇到各向异性结构、磁性结构、手性结构,以及具有波长尺度空间不均匀的结构时,自旋轨道耦合现象也时常发... 详细信息

光的自旋轨道耦合现象在微纳尺度的光与物质相互作用中几乎无处不在。偶极辐射等非傍轴光在空间传播中具有自发自旋轨道耦合,当光遇到各向异性结构、磁性结构、手性结构,以及具有波长尺度空间不均匀的结构时,自旋轨道耦合现象也时常发生。对光的自旋深入研究不仅有利于新光学现象的发掘,还为微纳光场操纵提供了新途径。近些年来,基于几何相位的超构表面在新型自旋光控制中展示出了很多重要应用,实现了多维度、多波长的激光自旋控制,产生了纠缠光子、自旋依赖的偏振热光源等,也发展了一些基于光自旋的超灵敏测量手段。相比而言,光与无序微纳结构相互作用的研究则较少。无序结构内在的随机性使得该体系的自旋轨道耦合变得复杂,光场的表征需要考虑统计特性,为测量、分析带来了一定挑战。此外,随机系统的光子自旋霍尔效应机理还没有完全清楚,随机几何相位涨落或者涡旋都能使光产生自旋霍尔效应,但是两者有很大的物理差异。因此,光子自旋霍尔效应与无序几何相位之间的规律还有待深入探索。首先介绍光的自旋概念、不同体系下的基本自旋轨道耦合现象,然后分析以超构表面为平台研究的二维随机体系对光自旋轨道耦合与光子自旋霍尔效应的影响,包括各向异性无序、磁光涨落、涡旋、随机偶极子辐射等产生的光自旋分离现象。这些研究和分析有利于将来用光自旋霍尔信号作为新的探测和控制手段,研究相互作用体系的相变与演化。

关键词：光自旋超构表面随机现象光学涡旋几何相位

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基于FPGA电控的二维快速光束扫描雷达系统

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光学学报 2021年第11期41卷 11-18页

作者：邱高峰吴侃曹先益蔡明璐陈建平上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)电控实现快速扫描的透镜辅助的二维光束扫描和测距装置。利用二叉树结构的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)光开关,结合FPGA逐级切换和脉冲宽度调制(PWM)技术,实现了具有16个自由切换扫描角度、19.5 m测... 详细信息

提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)电控实现快速扫描的透镜辅助的二维光束扫描和测距装置。利用二叉树结构的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)光开关,结合FPGA逐级切换和脉冲宽度调制(PWM)技术,实现了具有16个自由切换扫描角度、19.5 m测距距离和2 cm测距误差的激光雷达原理系统。这项工作展现了FPGA电控在透镜辅助光束扫描技术中的高效控制方式,选取的电控方案对N路光束发射(即N个光束扫描角度)只需要log N路PWM波形输出。相比于典型的光相控阵(OPA)技术中N路光束发射需要N个数模转换器(DAC)的电控方案,即控制复杂度为O(N),本方案极大地降低了控制复杂度(O(log N))和系统成本,因此有望对基于集成光束扫描技术的激光雷达系统的真正应用提供参考。

关键词：激光雷达现场可编程逻辑门阵列透镜光开关二维扫描

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基于Gires-Tournois谐振腔的二维光学相控阵反射镜

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光学学报 2021年第7期41卷 124-129页

作者：高露刘庆文何祖源上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

光学相控阵是激光雷达中实现非机械光束偏转的一种技术方案,针对现有光学相控阵存在的尺寸大、二维集成闲难等问题.提出了一种可实现二维光束偏转的新型二维光学相控阵反射镜。该反射镜采用易于集成的面阵结构.同时利用Gires-Tournois... 详细信息

光学相控阵是激光雷达中实现非机械光束偏转的一种技术方案,针对现有光学相控阵存在的尺寸大、二维集成闲难等问题.提出了一种可实现二维光束偏转的新型二维光学相控阵反射镜。该反射镜采用易于集成的面阵结构.同时利用Gires-Tournois谐振腔在谐振波长附近的色散特性放大相移。仿真结果表明,该结构在谐振波长附近具有较高的相移效率,为实现二维光束偏转提供了一种新的解决方案。

关键词：光学器件二维光学相控阵 Gires-Toumois谐振腔反射镜光束偏转

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高精度光纤旋转地震仪研制与应用

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地球物理学报 2024年第12期67卷 4594-4610页

作者：朱兰鑫陈彦钧王文伯曹瑜珈黄慧敏张丁凡李正斌北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室北京100871 中南大学地球科学与信息物理学院有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083 中国地震局地球物理研究所北京100081 杭州友孚科技有限公司杭州311215

地表运动的旋转量观测在地震学、地球物理学及工程勘察等研究中具有重要意义,基于Sagnac效应的光纤陀螺由于其全固态、高灵敏度和宽频响特性等优势,受到旋转地震仪研究和开发的广泛关注.为了提高光纤旋转地震仪的灵敏度一般采用长光纤环... 详细信息

地表运动的旋转量观测在地震学、地球物理学及工程勘察等研究中具有重要意义,基于Sagnac效应的光纤陀螺由于其全固态、高灵敏度和宽频响特性等优势,受到旋转地震仪研究和开发的广泛关注.为了提高光纤旋转地震仪的灵敏度一般采用长光纤环,然而随着光纤长度的增加,光纤环内的热相位噪声、光源的相对强度噪声等限制了其灵敏度性能提高.本文针对影响光纤旋转地震仪灵敏度的噪声展开了深入分析,利用保偏光纤的快慢轴提出了双偏振工作方案,对其光学结构和解调算法进行了理论分析,结果表明该方案可有效抑制热相位噪声与光源相对强度噪声.在此基础上,研制了三分量双偏振光纤旋转地震仪DP-Rot3C,并对其进行了静态测试和动态测试.结果显示,该仪器的灵敏度达到了20 nrad·s^(-1)·√Hz^(-1),与法国Bluseis-3A相当,且在0.01~125 Hz频率范围内响应平坦,在-300~+300°/s的量程范围内非线性度小于6 ppm(1 ppm=0.0001%),具有高精度、宽频带、大量程、高线性度的特性.DP-Rot3C还运用于人工主动源观测、高铁地震观测、天然地震观测等领域,为工程勘探、地震研究等应用提供了高精度观测地表运动旋转量的工具.

关键词：光纤旋转地震仪双偏振结构旋转地震学相对强度噪声热相位噪声

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基于增强型最大比例混合接收机的硅基调制器线性度补偿方法

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光学学报 2023年第23期43卷 118-129页

作者：秦军陶源盛金明韩昌灏 Rahul Kumar Gangwar 李月琴孙剑缪旻北京信息科技大学信息与通信工程学院信息与通信系统信息产业部重点实验室北京100101 北京信息科技大学信息与通信工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100101 北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室北京100871

硅基调制器具有体积小、功耗低、易集成等优势,但相较于铌酸锂调制器,线性度通常较差,从而限制了其在光载无线等通信系统中的性能。提出一种增强型最大比例混合接收机(EMRC-Rx),用以补偿硅基调制器对无源光接入网络带来的性能下降缺点。... 详细信息

硅基调制器具有体积小、功耗低、易集成等优势,但相较于铌酸锂调制器,线性度通常较差,从而限制了其在光载无线等通信系统中的性能。提出一种增强型最大比例混合接收机(EMRC-Rx),用以补偿硅基调制器对无源光接入网络带来的性能下降缺点。EMRC-Rx综合利用直接检测机(DD-Rx)和轻相干检测机(Lite CO-Rx)的优势,借助两种接收方式的最大信噪比占比,可以显著提升接收机的灵敏度,进而解决硅基调制器低线性度导致的系统性能下降问题。实验结果表明,当误码率高于KP4-FEC阈值1.0×10^(-4)时,相较于DD-Rx和Lite CO-Rx,EMRC-Rx的接收灵敏度分别提升5.5 dB和8.8 dB,误差矢量幅度(EVM)分别提升32.5%和41.1%,系统性能明显得到改善。通过进一步与铌酸锂调制器进行对比发现,相比采用铌酸锂调制器的Lite CO-Rx和DD-Rx,基于硅基调制器的EMRC-Rx的接收灵敏度分别提升3.5 dB和7.9 dB,且可取得与铌酸锂调制器中MRC-Rx接近的系统性能,验证了EMRC-Rx对硅基调制器低线性度带入的性能劣化的补偿效果。本工作对在5G时代利用硅基调制器构建高可靠、低成本的光子集成接入网具有指导意义。

关键词：硅基调制器直接检测轻相干检测无源光接入网调制器线性度

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基于光谱展宽的高功率窄线宽激光器研究进展

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激光与光电子学进展 2023年第15期60卷 1-14页

作者：石梦悦吴勇李洁方志伟王嘉琎慕桓义理林上海交通大学电子信息与电气工程学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240 杭州爱鸥光学科技有限公司上海200240

高功率窄线宽连续光纤激光器在科学研究、工业加工和军事功防领域具有广泛的应用价值。在保证激光器输出质量的前提下,不断提升输出功率是高功率激光器不懈追求的关键目标之一。受激布里渊散射效应是制约激光功率提升的关键因素之一,本... 详细信息

高功率窄线宽连续光纤激光器在科学研究、工业加工和军事功防领域具有广泛的应用价值。在保证激光器输出质量的前提下,不断提升输出功率是高功率激光器不懈追求的关键目标之一。受激布里渊散射效应是制约激光功率提升的关键因素之一,本文针对受激布里渊散射效应展开,重点介绍基于光谱展宽的非线性效应抑制方法的不同方案与效果,综述利用相位调制展宽种子源光谱的发展历程,分析当前存在的问题并展望该技术的发展前景。

关键词：激光器高功率窄线宽连续光纤激光器光谱展宽相位调制受激布里渊散射效应

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基于消色差超构光栅的AR显示光波导

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激光与光电子学进展 2022年第20期59卷 155-160页

作者：何书宸魏志伟葛睿陈玉萍区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240 上海交通大学物理与天文学院上海200240

增强现实(AR)技术将计算机生成的虚拟信息融入现实世界,可为使用者提供沉浸式的体验,被认为是下一代显示技术,但依旧存在一些问题。针对AR显示系统中色差、色彩均匀性、光场均匀性等问题,设计一种基于消色差超构光栅的光波导解决方案。... 详细信息

增强现实(AR)技术将计算机生成的虚拟信息融入现实世界,可为使用者提供沉浸式的体验,被认为是下一代显示技术,但依旧存在一些问题。针对AR显示系统中色差、色彩均匀性、光场均匀性等问题,设计一种基于消色差超构光栅的光波导解决方案。仿真超构光栅的耦出响应,在单层超构光栅的情况下,实现了三种波长光(473,532,620 nm)相同角度入射和相同角度出射,消除了色差。采用双层超构光栅,在实现消色差的基础上,进一步实现了对不同波长光的强度比例可调和耦出效率可调,改善了色彩均匀度,有望用于扩瞳。所提基于消色差超构光栅的AR显示光波导设计有望为头戴式AR显示设备提供全新设计思路。

关键词：增强现实超构光栅消色差色彩均匀性

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利用全息法在偶氮聚合物薄膜中记录涡旋光场

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物理学报 2021年第5期70卷 146-153页

作者：陈天宇王长顺潘雨佳孙丽丽上海交通大学物理与天文学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

利用全息技术在偶氮聚合物薄膜中记录了拓扑荷数q=–1,1,2,4的涡旋光场,并将记录的原始叉形光栅与计算全息光栅进行对比,对不同拓扑荷数涡旋光的记录速率和偶氮材料的可重复擦写性能进行了测试;记录完成后,将复现涡旋光与高斯光束干涉,... 详细信息

利用全息技术在偶氮聚合物薄膜中记录了拓扑荷数q=–1,1,2,4的涡旋光场,并将记录的原始叉形光栅与计算全息光栅进行对比,对不同拓扑荷数涡旋光的记录速率和偶氮材料的可重复擦写性能进行了测试;记录完成后,将复现涡旋光与高斯光束干涉,并与原始涡旋光和原始叉形光栅对比,分析了记录质量.实验结果表明:高阶涡旋光场的全息叉形光栅会在记录过程中发生劈裂,轻微劈裂的涡旋光束仍维持一个稳定的环状结构;全息记录过程中不同拓扑荷数的涡旋光束记录速率较为统一,偶氮材料可经过上百次的擦写而不出现疲劳;再现涡旋光与原始涡旋光在光强分布结构上保持高度一致,再现涡旋光的干涉条纹与原始涡旋全息光栅保持高度一致,涡旋光及其携带的拓扑荷信息可被有效记录和读取.

关键词：全息技术偶氮聚合物涡旋光拓扑荷

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基于硅基片上光路由的大规模光载一体化接收机多天线GNSS差分定位系统

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光学学报 2022年第24期42卷 152-162页

作者：徐武邹喜华李沛轩周林杰潘炜闫连山李阳郑狄彭永良西南交通大学信息科学与技术学院四川成都611756 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

提出并实验验证了一种基于硅基片上光路由的大规模光载一体化接收机多天线全球导航卫星信号(GNSS)差分定位系统。该系统基于光载无线(RoF)分布式天线架构实现远端多点GNSS信号采集,并利用低损耗、大带宽、抗电磁干扰的RoF传输链路实现... 详细信息

提出并实验验证了一种基于硅基片上光路由的大规模光载一体化接收机多天线全球导航卫星信号(GNSS)差分定位系统。该系统基于光载无线(RoF)分布式天线架构实现远端多点GNSS信号采集,并利用低损耗、大带宽、抗电磁干扰的RoF传输链路实现远端采集GNSS信号的本地端集中式接收。在本地端处,利用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容的高速硅基光开关芯片实现不同监测节点光载GNSS信号的定时切换与差分解算,构建基于片上光路由的时分复用型一体化接收机多天线GNSS定位系统。在实验中,利用自主研制的1×8马赫-曾德尔干涉型热光硅基光开关芯片构建了具有5个远端监测节点的多天线GNSS定位实验系统,GNSS信号的RoF传输距离为10 km。实验结果表明,该光开关芯片模块的实时响应时间小于200μs,可在无需额外光放大的条件下稳定支撑10 km外5个远端监测节点的高精度定位,其在东(E)、北(N)、高(U)方向的定位精度均达到毫米量级。

关键词：光电子学微波光子学硅基光开关芯片全球导航卫星系统一体化接收机多天线高精度定位

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