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光学学报 2025年第3期45卷 103-112页

作者：赵韦晨李晶田成裴丽宁提纲北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室

提出一种基于镜频抑制混频器的可调函数波形生成方案。将连续波激光器发射出的光信号作为输入光波，射频信号经过马赫-曾德尔调制器调制为连续光波，调制后的光波通过镜频抑制混频器后，拍频噪声和镜像信号干扰被消除，经过镜频抑制混... 详细信息

提出一种基于镜频抑制混频器的可调函数波形生成方案。将连续波激光器发射出的光信号作为输入光波，射频信号经过马赫-曾德尔调制器调制为连续光波，调制后的光波通过镜频抑制混频器后，拍频噪声和镜像信号干扰被消除，经过镜频抑制混频器的光电流由各谐波项组成，通过调节各个谐波项的系数来逼近目标函数波形的傅里叶级数，最终生成所需的目标波形信号。分析结果表明，通过控制马赫-曾德尔调制器的3个变量即（调制系数β、偏置电压Vbias和上下两臂信号间的相位差θ），该方案可对各谐波系数进行灵活调控。利用光学仿真软件进行了仿真，进一步证实了所提方案的准确性和可靠性，可以生成对称因子可调的三角波、占空比可调的方波和占空比可调的三角波。当限定均方根误差（RMSE）不大于5%时，可获得波形质量较好的可调对称（对称因子满足30%≤σ≤70%）三角波。

关键词：微波光子学函数波形生成傅里叶级数马赫-曾德尔调制器镜频抑制混频器

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基于耦合器和环行器的O波段掺铋光纤放大器单纤双向放大对比实验研究

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中国激光 2025年第1期52卷 15-22页

作者：王丁辰裴丽郑晶晶王建帅张福浩王丽红李晶宁提纲北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

首先基于耦合器构建了单纤双向掺铋光纤放大器(BDFA),以测试在放大器的输入和输出端没有隔离器的条件下两个信号受到反向光干扰时的性能。然后,用环行器代替耦合器对系统进行了重构,以验证隔离器在双向放大中的优化作用,并将其与耦合器... 详细信息

首先基于耦合器构建了单纤双向掺铋光纤放大器(BDFA),以测试在放大器的输入和输出端没有隔离器的条件下两个信号受到反向光干扰时的性能。然后,用环行器代替耦合器对系统进行了重构,以验证隔离器在双向放大中的优化作用,并将其与耦合器结构的结果进行了比较。实验结果表明,在总泵浦功率为1 W的条件下,当输入功率为-15 dBm时,两个信号都获得了近24 dB的增益,噪声系数(NF)为7 dB~9 dB。与耦合器方案相比,信号的增益在环行器结构下提高了41%而NF降低了近50%。这项工作为O波段BDFA在波分复用器无源光网络(WDMPON)中的实际应用提供了参考。

关键词：光纤放大器 O波段掺铋光纤双向放大掺铋光纤放大器

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基于双频激光泵浦无腔正常色散氮化硅光波导的光频梳

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中国激光 2025年第7期 166-176页

作者：张垚刘宇邓宜钟康平冯素春延凤平北京交通大学电子信息工程学院光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室香港理工大学电机及电子工程学系&光子技术研究院北京交通大学电子信息工程学院

本团队提出了一种双频激光输入无腔正常色散氮化硅光波导产生光频梳的方案，并进行了数值仿真。先对正常色散氮化硅光波导进行调控优化，然后利用石英基高非线性光纤和普通单模光纤，通过两级啁啾脉冲压缩，将初始总功率为1 W的锁相双... 详细信息

本团队提出了一种双频激光输入无腔正常色散氮化硅光波导产生光频梳的方案，并进行了数值仿真。先对正常色散氮化硅光波导进行调控优化，然后利用石英基高非线性光纤和普通单模光纤，通过两级啁啾脉冲压缩，将初始总功率为1 W的锁相双频激光的峰值功率提升至30 W，再将其输入3 m长正常色散氮化硅非线性光波导，基于正常色散、自相位调制、光波分裂的联合效应，在1550 nm波段实现了20 dB带宽约为100 nm的光频梳。研究了脉冲整形对光频梳平坦度的改进作用，将脉冲整形为高斯脉冲可以实现3 dB带宽约为57 nm的平坦光频梳。研究了锁相双频激光功率占比、频率间隔对光频梳的影响。

关键词：光频梳氮化硅色散调控脉冲压缩光波分裂

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基于多模光纤散斑的压缩感知在光学图像加密中的应用

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物理学报 2020年第3期69卷 122-131页

作者：胡耀华刘艳穆鸽秦齐谭中伟王目光延凤平北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室

为了安全高效地对图像信息进行传输,提出了一种新颖的基于多模光纤散斑的压缩感知结合双随机相位编码的光学图像加密方法.多模光纤产生的光斑作为压缩感知的测量矩阵,完成对图像的第一次压缩和加密,并且充当第一级密钥;再利用双随机相... 详细信息

为了安全高效地对图像信息进行传输,提出了一种新颖的基于多模光纤散斑的压缩感知结合双随机相位编码的光学图像加密方法.多模光纤产生的光斑作为压缩感知的测量矩阵,完成对图像的第一次压缩和加密,并且充当第一级密钥;再利用双随机相位编码技术进行第二次加密,实现对图像的完整加密过程,随机相位掩模板充当第二级密钥,解密过程与此相反.通过将光斑测量矩阵与用于压缩感知的常用随机测量矩阵进行对比研究后发现,使用光斑测量矩阵解密后的图像质量更好,而且相比于其他随机测量矩阵在硬件实现上的复杂性与高成本,光斑矩阵可以很容易地通过简单的光学器件来获得,且可以利用工作波长的改变来进行变换,也即第一级密钥非常容易变换.同时经研究表明,本文方法可以有效抵抗统计分析、噪声干扰和剪切等攻击,且对密钥敏感性高,具有良好的鲁棒性和安全性.因此,本文提出的这种基于光斑矩阵的压缩感知与双随机相位编码结合起来的加密方法,可以获得良好的加密效果与极大的密钥空间,并且易于在光学领域整合.

关键词：多模光纤散斑压缩感知光学图像加密双随机相位编码

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并联介质加载偶极天线脉冲辐射特性的研究

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物理学报 2005年第2期54卷 642-647页

作者：韩增富王均宏北京交通大学光波技术研究所北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

应用FDTD方法和PML技术 ,对馈电区一侧放置介质块的电阻加载偶极天线的时域辐射特性进行了研究 ,发现这种天线具有良好的方向性 .分析了加载介质块的尺寸和介电常数对脉冲辐射特性的影响 ,给出了能够产生良好方向性而且辐射效率又不至... 详细信息

应用FDTD方法和PML技术 ,对馈电区一侧放置介质块的电阻加载偶极天线的时域辐射特性进行了研究 ,发现这种天线具有良好的方向性 .分析了加载介质块的尺寸和介电常数对脉冲辐射特性的影响 ,给出了能够产生良好方向性而且辐射效率又不至于很低的天线结构参数 .并联介质加载脉冲天线的低轮廓特点使其容易与电路集成 ,非常适用于UWB这样的超宽带无线通信系统 .

关键词：天线结构辐射特性偶极超宽带无线通信 UWB FDTD方法馈电介质脉冲并联

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相位修正的耦合模理论用于计算光纤Bragg光栅法布里-珀罗腔透射谱

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物理学报 2008年第10期57卷 6393-6399页

作者：王燕花任文华刘艳谭中伟简水生北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

基于光纤Bragg光栅(FBG)反射复振幅相移对FBG法布里-珀罗腔透射谱的影响,分析了传统耦合模理论计算均匀FBG反射复振幅相移产生误差的原因.引入折射率分布初始相位参数描述FBG折射率分布纵向的微小偏移,用真实的反透射系数代替简明形式... 详细信息

基于光纤Bragg光栅(FBG)反射复振幅相移对FBG法布里-珀罗腔透射谱的影响,分析了传统耦合模理论计算均匀FBG反射复振幅相移产生误差的原因.引入折射率分布初始相位参数描述FBG折射率分布纵向的微小偏移,用真实的反透射系数代替简明形式的反透射系数,对传统耦合模理论进行了修正,增加了与折射率分布初始相位参数有关而与波长无关的相位因子.在此基础上进一步对计算非均匀FBG的传输矩阵法的相位进行了修正.修正后的快速计算结果用于FBG法布里-珀罗腔透射谱的计算,可反映折射率分布初始相位参数对透射峰波长位置的影响,与Rouard算法及实验值均有较好的一致性.

关键词：光纤Bragg光栅法布里-珀罗腔耦合模理论

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M型少模光纤中模间受激布里渊散射特性及其温度和应变传感特性

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物理学报 2020年第11期69卷 116-124页

作者：李雪健曹敏汤敏芈月安陶洪古皓任文华简伟任国斌北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

少模光纤的受激布里渊散射对于分布式温度/应变传感具有重要应用价值.本文提出一种纤芯折射率呈M型分布的少模光纤,详细研究了光学模式LP01和LP11模式内及模式间的布里渊增益谱.研究结果表明:LP01-LP11模式对的布里渊增益谱中,其相邻两... 详细信息

少模光纤的受激布里渊散射对于分布式温度/应变传感具有重要应用价值.本文提出一种纤芯折射率呈M型分布的少模光纤,详细研究了光学模式LP01和LP11模式内及模式间的布里渊增益谱.研究结果表明:LP01-LP11模式对的布里渊增益谱中,其相邻两个布里渊散射峰的频率间隔较宽、增益峰值较大且峰值相差较小.通过优化光纤结构参数,提高了基于LP01-LP11模式对布里渊增益谱的温度和应变传感性能,最小误差分别为0.23℃和5.67μe.该研究对探究少模光纤中模式内及模式间的受激布里渊散射特性具有一定的指导意义,对提升同时温度和应变传感测量的性能具有一定参考价值.

关键词： M型少模光纤受激布里渊散射布里渊增益谱传感温度和应变

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近椭圆内包层高双折射偏振稳定光子晶体光纤设计及特性分析

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物理学报 2008年第9期57卷 5735-5741页

作者：延凤平李一凡王琳龚桃荣刘鹏刘洋陶沛琳曲美霞简水生全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京交通大学光波技术研究所北京100044

设计了一种新型近椭圆内包层（NEIC）结构的高双折射偏振保持光子晶体光纤（PCF）,并利用带有各向异性完全匹配层吸收边界条件的全矢量有限元法（FEM）对这种光纤的特性参数进行了数值分析.结果表明这种结构的光子晶体光纤在1.55μm的... 详细信息

设计了一种新型近椭圆内包层（NEIC）结构的高双折射偏振保持光子晶体光纤（PCF）,并利用带有各向异性完全匹配层吸收边界条件的全矢量有限元法（FEM）对这种光纤的特性参数进行了数值分析.结果表明这种结构的光子晶体光纤在1.55μm的双折射系数高达2.0×10^-3,在长轴和短轴方向上的模场直径分别为9.2μm和2.4μm.同时当短轴方向最内层空气孔的孔径在1.30—1.18μm范围内变化时（孔径变化范围-10%）,其双折射系数的劣化小于1.2×10^-5,表明这种结构的偏振保持光子晶体光纤具有优异的偏振稳定性.

关键词：光子晶体光纤双折射近椭圆内包层偏振稳定性

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拉锥型啁啾光纤光栅滤波器的研究

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物理学报 2013年第21期62卷 217-225页

作者：尹彬柏云龙齐艳辉冯素春简水生光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京交通大学北京100044

本文主要对拉锥型啁啾光纤光栅滤波器进行详细的理论分析和实验研究.结合传输矩阵法,谐振理论和耦合模理论,深入细致地分析了啁啾光纤光栅自身参数(光栅长度,折射率调制幅度,啁啾系数),拉锥参数和锥区损耗对拉锥型啁啾光纤光栅滤波器透... 详细信息

本文主要对拉锥型啁啾光纤光栅滤波器进行详细的理论分析和实验研究.结合传输矩阵法,谐振理论和耦合模理论,深入细致地分析了啁啾光纤光栅自身参数(光栅长度,折射率调制幅度,啁啾系数),拉锥参数和锥区损耗对拉锥型啁啾光纤光栅滤波器透射谱的影响,并研究拉锥对啁啾光纤光栅各波长反射率影响.在此基础之上进行相应的数值仿真及实验验证,数值仿真与实验结果基本一致.

关键词：光栅拉锥啁啾光栅传输矩阵法滤波器

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七芯及十九芯大模场少模光纤的特性研究和比对分析

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物理学报 2013年第6期62卷 256-263页

作者：林桢郑斯文任国斌简水生北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044 北京交通大学光波技术研究所北京100044

提出了一种新型的多芯大模场少模光纤.包含缺失空气孔的特殊结构使其具有独特的少模特性,仅传输HE11模和HE21模.分析表明七芯大模场少模光纤能维持稳定的双模式运转,且基模有效面积可达866.54μm2.系统研究了光纤结构参数影响模式特性... 详细信息

提出了一种新型的多芯大模场少模光纤.包含缺失空气孔的特殊结构使其具有独特的少模特性,仅传输HE11模和HE21模.分析表明七芯大模场少模光纤能维持稳定的双模式运转,且基模有效面积可达866.54μm2.系统研究了光纤结构参数影响模式特性和基模有效面积的规律,并分析了纤芯数目增加带来的性能相似性和差异性—–进阶的十九芯大模场少模光纤在继承少模特性的同时,模场面积大大增加,其基模有效面积可高达3617.55μm2.对比已报道的少模光纤,多芯大模场少模光纤获得了更大的有效面积,并具有良好的弯曲特性,有望被用于更高功率的光纤放大器、光纤激光器以及高速大容量光纤传输系统中.

关键词：少模光纤多芯大模场面积弯曲损耗

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