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全国第17次光纤通信暨第18届集成光学学术会议

作者：董毅谢玮霖秦杰周潜石宏宵周海军祝尊振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

光学锁相环(OPLL)是一种利用电反馈控制方法对光信号的频率及相位进行锁定的技术,其目的是实现两个或多个不同的光载波之间相位的同步。光学锁相环以其能够主动抑制激光器的相位噪声、以及体积小、功耗低等特点,在相干光通信、相干光测... 详细信息

光学锁相环(OPLL)是一种利用电反馈控制方法对光信号的频率及相位进行锁定的技术,其目的是实现两个或多个不同的光载波之间相位的同步。光学锁相环以其能够主动抑制激光器的相位噪声、以及体积小、功耗低等特点,在相干光通信、相干光测量、微波光子学和相干功率合成等领域具有重要的应用需求。本文介绍了光学锁相环技术的应用背景和基础理论,重点分析了零差和外差光锁相环的特点及其应用场合;讨论了环路带宽、相位余量等环路参数对锁相环稳态误差、噪声性能和系统稳定性的影响;比较了基于不同激光调频方式的光压控振荡器的性能。在光学锁相环应用方面,重点介绍了光锁相环技术在光调频连续波(OFMCW)测量和空间激光通信中的应用以及最新的研究成果。介绍了基于外差式光学锁相环的宽范围扫频窄线宽激光的生成方法,以及光学锁相环在激光动态线宽压缩方面的关键性作用。介绍了基于科斯塔斯光学锁相环的高灵敏度零差相干光接收技术。

关键词：光学锁相环光锁相环相干光

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多层卫星网络中的管理策略研究

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计算机技术与发展 2015年第7期25卷 1-4,10页

作者：张承郭薇赵艳彬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 上海卫星工程研究所上海200240

多层卫星网络已逐渐成为人们研究的重点,而其中一个重要的主题就是如何降低网络管理的复杂度和成本。对此,文中提出了一种分轨分簇的管理策略,即每个轨道上选择一个簇头管理该轨道上的卫星,而高层管理卫星只需管理每个轨道上的簇头。与... 详细信息

多层卫星网络已逐渐成为人们研究的重点,而其中一个重要的主题就是如何降低网络管理的复杂度和成本。对此,文中提出了一种分轨分簇的管理策略,即每个轨道上选择一个簇头管理该轨道上的卫星,而高层管理卫星只需管理每个轨道上的簇头。与传统的覆盖分域策略相比,这种分轨分簇方式减少了管理卫星数目,并且降低了管理层星座的复杂度。此外,通过仿真分析还发现,分轨分簇的管理策略降低了管理卫星管理域变化的频度,而路由收敛时间并没有受到很大影响。

关键词：管理策略覆盖分域分轨分簇卫星数目管理效率

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基于铌酸锂光子晶体负折射偏振分束器的设计

基于铌酸锂光子晶体负折射偏振分束器的设计

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上海市激光学会2015年学术年会

作者：段斯琪陈玉萍朱传义陈险峰 “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系

偏振分束器能够将相互正交的两种偏振模式的光束分离并且使其沿不同的方向传播。基于光子晶体的偏振相关性,提出了一种基于铌酸锂的二维光子晶体偏振分束器的结构模型,设计出了锲形角为60。的锲形结构。该偏振分束器可实现TE模和TM模的... 详细信息

偏振分束器能够将相互正交的两种偏振模式的光束分离并且使其沿不同的方向传播。基于光子晶体的偏振相关性,提出了一种基于铌酸锂的二维光子晶体偏振分束器的结构模型,设计出了锲形角为60。的锲形结构。该偏振分束器可实现TE模和TM模的完全分离,具有偏振消光比高和透射率高的特点。本文通过平面波展开法和有限差分时域法,系统的研究了光子晶体偏振分束器的工作原理和角度带宽以及波长带宽。首先,基于TE模和TM模的带隙分布不同,模拟出了TE模和TM模的禁带结构与光子晶体波导宽度系数的关系,建立了波导宽度系数为0.6的二维铌酸锂光子晶体模型。同时利用有限差分时域法,对TE模和TM模在光子晶体结构中的传播情况进行模拟,该二维光子晶体模型能够实现TE模和TM模的完全分离,且TE模和TM模的透光率均达到90%以上。另外,讨论了当该偏振分束器在满足TE模和TM模完全分离以及高透光率的情况下的角度带宽以及波长带宽。

关键词：光子晶体偏振分束器铌酸锂

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多脉冲飞秒激光深小孔加工方法研究

多脉冲飞秒激光深小孔加工方法研究

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上海市激光学会2015年学术年会

作者：胡梦宁陈玉萍葛励成张晋平陈险峰 “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系

飞秒激光与金属相互作用时,由于飞秒激光具有能量沉积快、热扩散面积小等优势而受到广泛关注。本文考虑到需要加工大深径比的厚的材料的实际情况,采用三维双温模型对超短脉冲加工进行了理论预测,并在实验上予以验证。在实验与理论中均... 详细信息

飞秒激光与金属相互作用时,由于飞秒激光具有能量沉积快、热扩散面积小等优势而受到广泛关注。本文考虑到需要加工大深径比的厚的材料的实际情况,采用三维双温模型对超短脉冲加工进行了理论预测,并在实验上予以验证。在实验与理论中均发现激光能量密度和脉冲个数是影响小孔形貌和深度的主要因素,而脉冲的聚焦半径是影响小孔孔径的要素,并且烧蚀阈值在多脉冲烧蚀情况下会明显低于单脉冲烧蚀。最后,理论分析了高斯-贝塞尔光束在不同的产生条件下的轴上光强分布,相比于高斯光束,如若利用贝塞尔光束对铝膜进行加工,高深径比很容易实现。飞秒激光和物质的相互作用是利用光子、电子、声子进行能量传递。双温模型利用两个耦合的热传导方程描述电子与晶格的温度变化,是对飞秒激光与材料的相互作用过程的理论表征,基于飞秒激光的高斯分布,本文采用的三维双温模型改进了加工激光的腰斑半径,即随着加工深度的变化,激光的腰斑半径也会随着改变。利用三维模型,可对单脉冲超短激光作用的金属铝上的电子与晶格温度进行模拟,当铝片的温度超过热动力学平衡阈值(5720K)时,材料被去除。理论与实验中,我们均对加工参数激光能量密度、脉冲个数、聚焦半径进行改变,得出了比较吻合的结果。即影响小孔形貌和深度的主要因素有激光能量密度和脉冲个数,而影响小孔孔径的主要因素是脉冲的聚焦半径。此外,我们还模拟了打穿一定厚的铝片需要的脉冲个数和激光能量密度的关系图以及不同激光能量密度下深径比与脉冲个数的关系图。在飞秒激光微加工过程中,烧蚀阈值也是我们不得不考虑的因素。本文中,通过烧蚀速率对激光能量密度的对数关系重新计算多脉冲加工的烧蚀阈值。激光能量密度比烧蚀阈值大时可以用单脉冲烧蚀深度表示烧蚀速率,通过理论计算,我们可以得出多脉冲烧蚀阈值比单脉冲烧蚀阈值低的结论,这可能是由于累积效应造成的。最后,我们提出了使用高斯-贝塞尔光束进行微加工。利用零阶贝塞尔光束在最大准直距离内的无衍射特性可以较高斯光束而言更加容易实现高深径比。我们采用高斯光束入射到锥形透镜上产生高斯-贝塞尔光束,当高斯-贝塞尔光束为半径5mm,锥形透镜底角为1°,折射率为1.45,入射激光波长为1030nm,可得到50mm左右的聚焦深度,再通过显微镜可理论上产生3mm的聚焦深度,3.6μm的光斑半径,很容易实现高深径比。

关键词：飞秒激光微加工深径比三维双温模型高斯-贝塞尔光束

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基于受激布里渊散射效应的高精度可编程光滤波器

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数据采集与处理 2014年第6期29卷 901-909页

作者：义理林魏伟胡卫生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

高速光通信系统、微波光子系统以及高精度光学计算等前沿应用领域都需要对光信号进行高精度处理,其核心是对光波频谱、微波频谱以及时域脉冲进行高精度调控。高精度可编程光滤波器是实现上述功能的上佳选择:通过对光谱的可编程滤波可直... 详细信息

高速光通信系统、微波光子系统以及高精度光学计算等前沿应用领域都需要对光信号进行高精度处理,其核心是对光波频谱、微波频谱以及时域脉冲进行高精度调控。高精度可编程光滤波器是实现上述功能的上佳选择:通过对光谱的可编程滤波可直接实现光波频谱的调控,通过将微波信号加载到光波再对光谱进行可编程滤波可实现对微波频谱的调控,通过频谱调控结合时频变换可实现对时域脉冲的调控,从而实现大多数的光信号处理功能。因此,高精度可编程光滤波器是光学信息处理相关领域的核心仪器设备。本文介绍了可编程光滤波器的几种实现方案,着重介绍基于受激布里渊散射效应的高精度可编程滤波器的相关研究进展及关键技术。

关键词：高精度光信号处理可编程光滤波谱型控制受激布里渊散射

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基于光子晶体单向传输波导的通道下路滤波器(英文)

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光子学报 2014年第7期43卷 1-7页

作者：任宏亮卢瑾胡卫生姜淳吴哲夫温浩覃亚丽周守利上海交通大学区域光纤通信网与新型光纤通信系统国家重点实验室上海200240 浙江工业大学信息工程学院杭州310023

基于光子晶体单向传输波导,设计了一种三端口和两种四端口结构的通道下路滤波器.为取得100%的通道下路效率,运用实时耦合模理论对这三种结构进行了分析.理论分析表明该通道下路滤波器比利用光子晶体普通介质波导设计的通道下路滤波器具... 详细信息

基于光子晶体单向传输波导,设计了一种三端口和两种四端口结构的通道下路滤波器.为取得100%的通道下路效率,运用实时耦合模理论对这三种结构进行了分析.理论分析表明该通道下路滤波器比利用光子晶体普通介质波导设计的通道下路滤波器具有更简单的结构,降低了器件制作难度.用有限元方法对滤波器结构进行了数值仿真分析,仿真计算结果表明所设计的三种结构具有超过90%的通道下路效率,与理论分析结果相符合.

关键词：集成光学有限元方法光子晶体光子带隙通道下路滤波光子晶体单向波导通道下路效率耦合模理论

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聚合物光波导制备及性能测试

聚合物光波导制备及性能测试

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全国第17次光纤通信暨第18届集成光学学术会议

作者：徐晓马麟杜江兵何祖源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

为了满足数据中心及高性能计算机带宽持续快速增长而产生的高性能互连需求,光互连技术引起了研究人员的广泛关注,并逐渐取代传统的电互连,不断向更短距互连应用领域渗透。集成了聚合物光波导的印刷电路板(Optical Printed Circuit Board... 详细信息

为了满足数据中心及高性能计算机带宽持续快速增长而产生的高性能互连需求,光互连技术引起了研究人员的广泛关注,并逐渐取代传统的电互连,不断向更短距互连应用领域渗透。集成了聚合物光波导的印刷电路板(Optical Printed Circuit Board,OPCB)因其具有柔韧性好、密度高、带宽大、与电路板的兼容性好、适合大规模批量生产等特点,有望成为短距光互连应用领域中的关键器件。而如何提高聚合物光波导性能成为近年来研究的热点。本文选用紫外固化型环氧树脂,采用光刻技术在FR-4基板上制备了平行排布的聚合物光波导,并研究了制备工艺对其传输性能的影响以及系统的错位容限。实验结果表明光波导在错位容限方面性能优异,当输入端错位±5?m时,系统增加的插入损耗小于0.2 d B。

关键词：聚合物光波导光互连光刻技术

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光纤非线性效应对光子时间拉伸模数转换系统性能的影响

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光学学报 2014年第6期34卷 45-52页

作者：夏楠陈颖陈向宁邹卫文吴龟灵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 解放军装备指挥技术学院光电装备系北京101416

光子时间拉伸模数转换(PTS-ADC)系统利用光纤中的色散效应对被采样模拟信号进行时间拉伸和带宽压缩,可大幅提高电模数转换器(ADC)的采样率和带宽。现有的PTS-ADC系统需要很长的色散光纤作为传输介质,它所带来的损耗限制了系统信噪比(SNR... 详细信息

光子时间拉伸模数转换(PTS-ADC)系统利用光纤中的色散效应对被采样模拟信号进行时间拉伸和带宽压缩,可大幅提高电模数转换器(ADC)的采样率和带宽。现有的PTS-ADC系统需要很长的色散光纤作为传输介质,它所带来的损耗限制了系统信噪比(SNR)和有效比特位(ENOB)。虽可通过提高光脉冲功率来改善系统的SNR,但色散光纤中的非线性效应利用了信噪比的提升。从理论推导、数值仿真和实验验证三个方面综合分析了非线性效应对PTS-ADC系统性能的影响,包括系统功率传输函数、载波与谐波功率比(CIR)。结果表明:第一段色散光纤中的非线性效应不会使得被采样模拟信号失真,相反地会提高系统带宽和CIR;而第二段色散光纤中的非线性效应则会恶化系统性能,应予以避免。

关键词：光通信模数转换器时间拉伸色散非线性

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高速单像素相机数据采集系统

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光学精密工程 2014年第4期22卷 837-843页

作者：彭进业金浩强石剑虹曾贵华西北工业大学电子信息学院陕西西安710072 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

研究了在压缩感知基础上发展起来的3D单像素相机的成像机制。基于现场可编程的阵列(FPGA)和FMC子板设计了一种可以代替雪崩光电二极管(APD)单光子探测器的高速3D单像素数据采集系统,以提高现有3D单像素相机系统的数据采集速度、降低系... 详细信息

研究了在压缩感知基础上发展起来的3D单像素相机的成像机制。基于现场可编程的阵列(FPGA)和FMC子板设计了一种可以代替雪崩光电二极管(APD)单光子探测器的高速3D单像素数据采集系统,以提高现有3D单像素相机系统的数据采集速度、降低系统成本。该系统基于Xilinx公司的FPGA和4DSP公司的FMC126子卡,配合高速光电探测器来实现对光信号的高速采集,同时获得目标物体反射光的光强信息和纵向距离信息,其采样率为5GS/s、分辨率为10bit。系统采用脉冲采样模式,最大程度地降低了数据量和计算成本。实验结果表明:在用800ps半脉宽的脉冲激光器作为光源时,可以得到20cm以上的纵向分辨率,每次数字微镜阵列(DMD)调制后的采集时间由目标物体的纵向长度决定。该系统也适合激光三维成像,脉冲激光测距等方面的应用。

关键词： 3D单像素相机现场可编程门阵列信号完整性数据采集压缩感知

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树型结构半导体光放大器光交换矩阵的可靠性(英文)

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光子学报 2014年第S1期43卷 25-29页

作者：林霄孙卫强胡卫生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

针对光交换系统的可靠性研究已卓有成效,但作为光交换系统的核心元件——光交换矩阵的可靠性却始终没有得到足够的重视.本文利用可靠性框图对基于半导体光放大器的树型结构光交换矩阵进行了可用性分析.分析结果表明该型光交换矩阵在可... 详细信息

针对光交换系统的可靠性研究已卓有成效,但作为光交换系统的核心元件——光交换矩阵的可靠性却始终没有得到足够的重视.本文利用可靠性框图对基于半导体光放大器的树型结构光交换矩阵进行了可用性分析.分析结果表明该型光交换矩阵在可靠性上存在的不足,需要设计保护结构.通过对已有的光交换系统可靠性研究工作的分析总结,提出了两种针对树型结构光交换矩阵的保护结构,并利用可靠性框图和概率统计方法对其进行比较分析了两种结构的特点.研究表明,交换矩阵对于SOA的可靠性最为敏感.交换矩阵保护结构的设计过程,实际上是系统可靠性、成本、体积及性能的折衷.因其对成本和可靠性的影响,能否提供有效的检测和维护也应在保护结构的设计过程中予以考虑.

关键词：可靠性光交换可靠性框图光交换矩阵可用性半导体光放大器交换系统

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