检索结果-内蒙古大学图书馆

光通信研究 2025年

作者：张钰明杜江兵左文龙张文甲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天津航海仪器研究所天津市量子精密测量技术重点实验室

【目的】光学陀螺仪在惯性导航、武器装备、航空航天等领域发挥着巨大作用，为满足随着目前无人机等小型化导航和控制应用对陀螺仪成本、尺寸、重量、功耗（C-SWaP）以及大规模制造能力要求的逐渐提高，本文面向干涉式集成光学陀螺方案... 详细信息

【目的】光学陀螺仪在惯性导航、武器装备、航空航天等领域发挥着巨大作用，为满足随着目前无人机等小型化导航和控制应用对陀螺仪成本、尺寸、重量、功耗（C-SWaP）以及大规模制造能力要求的逐渐提高，本文面向干涉式集成光学陀螺方案设计并制造了米量级无波导交叉的氮化硅传感光波导芯片。【方法】通过多模波导的优化设计降低波导侧壁粗糙度对传输损耗的影响，通过多模欧拉弯曲优化将每个弯曲半径仅为150 μm的90度弯曲波导的模式串扰由-11.8降低到-40.0 dB，额外损耗由0.300 0降低到0.002 5 dB，利用垂直耦合和端面耦合避免了波导交叉。【结果】最终在4.30 mm×1.73 mm的氮化硅芯片面积下集成了1.01 m长度的传感波导，最低损耗为1.63 dB/m，散粒噪声受限条件下该器件可支持干涉式集成光学陀螺实现0.21 deg/s探测灵敏度。【结论】展示了本设计在干涉式集成光学陀螺应用中的光明前景。

关键词：氮化硅光子集成集成光学陀螺

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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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基于人工神经网络的瑞利散射频谱解调方法

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光学学报 2021年第13期41卷 98-103页

作者：王一凡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

基于瑞利散射频谱的分布式光纤传感系统具有线性度好、可同时检测动态和静态信号的优点,但基于互相关运算的常规解调技术存在计算量非常大的问题。提出一种使用人工神经网络(ANN)算法代替互相关运算来提高瑞利散射频谱解调速度的方案。... 详细信息

基于瑞利散射频谱的分布式光纤传感系统具有线性度好、可同时检测动态和静态信号的优点,但基于互相关运算的常规解调技术存在计算量非常大的问题。提出一种使用人工神经网络(ANN)算法代替互相关运算来提高瑞利散射频谱解调速度的方案。在该方案中,通过训练ANN模型,建立从瑞利散射曲线形状与对应的探测激光频率之间的映射关系,根据输入的待解调瑞利散射曲线,输出光纤所受到的温度或应变信息。在验证实验中,利用基于啁啾脉冲和匹配滤波器的时间门控光频域反射仪架构,获取不同探测激光频率下待测位置处的瑞利散射曲线数据,证明了基于ANN算法的数据处理方法可以正确地解调出光纤所受的应变;与基于互相关的解调方法相比,所提方法的信噪比有所降低,而计算速度提升了两个数量级以上,实现了动态信号的快速检测。

关键词：光纤光学分布式光纤传感瑞利散射人工神经网络

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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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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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一种光纤端面表面等离激元微腔超声传感器的理论分析

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仪表技术与传感器 2024年第12期 5-11页

作者：陈瑞泽石天孙夏清杨天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薄膜与微细技术教育部重点实验室

文中提出在单模光纤端面集成表面等离激元微腔和声压敏感薄层材料,以实现光纤探针式的高灵敏超声传感器。该传感器通过结合低弹性模量的声敏材料和表面等离激元的场增强效应来实现较高的声光耦合强度。同时,它还规避了采用超高Q值光学... 详细信息

文中提出在单模光纤端面集成表面等离激元微腔和声压敏感薄层材料,以实现光纤探针式的高灵敏超声传感器。该传感器通过结合低弹性模量的声敏材料和表面等离激元的场增强效应来实现较高的声光耦合强度。同时,它还规避了采用超高Q值光学微腔的传统技术路径,从而具有较高的抗环境干扰能力。文中建立了该器件的声学和光学理论模型,分析了声学频响特性和声光耦合特性,并指出器件的结构和参数可根据应用场景进行调节优化。

关键词：表面等离激元光纤端面传感器超声传感

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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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