检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2024年第1期44卷 153-164页

作者：黄麟景周霄樊昕昱王峰张旭苹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 南京大学智能光感知与调控技术教育部重点实验室江苏南京210023 南京大学现代工程与应用工程学院江苏南京210023

为了解决传统分布式光纤传感系统只针对单一变量进行测量的问题,研究人员近年来结合多种光纤传感测量机理,提出了一系列多机理融合的分布式光纤传感系统,使用同一系统实现多种参量的测量。综述了近年来多机理融合的分布式光纤传感技术,... 详细信息

为了解决传统分布式光纤传感系统只针对单一变量进行测量的问题,研究人员近年来结合多种光纤传感测量机理,提出了一系列多机理融合的分布式光纤传感系统,使用同一系统实现多种参量的测量。综述了近年来多机理融合的分布式光纤传感技术,从不同散射机理相互结合的角度进行分类,介绍了不同的多机理融合的分布式光纤传感系统及其性能指标,并对其进行总结对比,最后展望了多机理融合的分布式光纤传感技术的发展前景。

关键词：传感器光纤散射多机理光纤光学光纤传感

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基于差分进化和数字微扰的微环波长锁定系统

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激光与光电子学进展 2023年第23期60卷 266-272页

作者：田华麟张嘉杰邱辞源冯元华暨南大学信息科学技术学院广东广州510632 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

硅基微环谐振器由于其优异的光谱选择性、紧凑的占地面积和低功耗特性,被大量应用于光子集成领域。但是,由制造误差和硅基器件高热敏性引起的微环谐振波长偏移会导致工作状态不稳定,在实际应用中需要实现相应的波长锁定方案。提出了一... 详细信息

硅基微环谐振器由于其优异的光谱选择性、紧凑的占地面积和低功耗特性,被大量应用于光子集成领域。但是,由制造误差和硅基器件高热敏性引起的微环谐振波长偏移会导致工作状态不稳定,在实际应用中需要实现相应的波长锁定方案。提出了一种基于差分进化和数字微扰的微环波长锁定系统,以输出光功率为监测变量,在全局搜索阶段基于差分进化算法搜索最佳加热功率来定位目标信号波长,在局部锁定阶段基于数字微扰算法解调出误差信号,据此来增减加热功率以消除环境温度波动干扰。经过理论推导和实验验证,发现提出的差分进化算法搜索最佳加热功率的速度比传统的逐步扫描方式快4倍左右,实验验证了在400 s内、在环境温度变化5℃条件下微环谐振波长的稳定锁定。

关键词：硅基微环波长锁定差分进化数字微扰

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硅基8×8光开关阵列芯片及高速驱动和校准电路研究

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光通信技术 2024年

作者：周堋昊陆梁军高伟李鑫陈建平周林杰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交大平湖智能光电研究院

为满足高速光信号交换，本文设计并实现了基于拓展DLN结构的硅基8×8光开关阵列芯片，以及一套外围驱动控制电路和状态校准算法。该光开关阵列芯片分别通过热光效应与载流子色散效应来实现芯片初始状态校准与高速切换。通过采用推... 详细信息

为满足高速光信号交换，本文设计并实现了基于拓展DLN结构的硅基8×8光开关阵列芯片，以及一套外围驱动控制电路和状态校准算法。该光开关阵列芯片分别通过热光效应与载流子色散效应来实现芯片初始状态校准与高速切换。通过采用推挽驱动，降低了载流子吸收损耗，提升了开关单元的消光比，结合拓展DLN结构，有效降低了芯片的串扰。通过片上的光电探测器，结合外围驱动控制电路，并将校准算法部署在FPGA上，实现了芯片的快速状态校准，单个开关单元的校准时间低至36ms。该系统可以在较低的插入损耗和串扰的情况下实现～ns级的切换速度。通过实验测试，整个芯片在1310 nm波长处的片上插入损耗为～9dB，串扰为～-32dB，上升时间为17ns，下降时间为81ns。

关键词：光开关阵列马赫-曾德尔干涉仪驱动控制电路校准算法载流子色散效应

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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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基于可饱和吸收体锁模激光器中的呼吸子

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物理学报 2025年第4期74卷 146-152页

作者：侯刘敏侯云龙刘圆凯李渊华林佳陈险峰上海电力大学数理学院上海201306 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 上海量子科学研究中心上海201315 山东师范大学光操纵与应用协同创新中心济南250358

呼吸子作为一种独特的非线性脉冲现象,在激光器性能优化、非线性光学过程研究以及复杂信号传输中发挥着关键作用.与稳定孤子不同,呼吸子脉冲的能量随着时间发生周期性波动,表现为脉冲频率和振幅的周期性变化.通过适当的非线性效应,激光... 详细信息

呼吸子作为一种独特的非线性脉冲现象,在激光器性能优化、非线性光学过程研究以及复杂信号传输中发挥着关键作用.与稳定孤子不同,呼吸子脉冲的能量随着时间发生周期性波动,表现为脉冲频率和振幅的周期性变化.通过适当的非线性效应,激光器能够产生稳定的呼吸子脉冲,实现呼吸锁模状态,展现出类似“呼吸”的周期性模式.基于此,本文设计并搭建了一台基于可饱和吸收体作为锁模元件的光纤激光器,并在较低泵浦功率下成功观察到稳定的呼吸态.通过利用高速探测技术和时间拉伸色散傅里叶变换(TS-DFT)技术,对快速脉冲进行了时间放大和频谱分析,并实时监测呼吸子脉冲在时域和频域上的演化过程.实验结果表明,泵浦功率的变化显著地影响附加振荡引发的周期性调制,从而调控呼吸比,直至形成稳定的孤子.当泵浦功率达到470—480 mW时,实验首次观察到呼吸子的形成,其呼吸比高达4.5.随着泵浦功率的增加,呼吸效应逐渐减弱,并在510 mW时完全消失,呼吸比降至1.这一结果验证了泵浦功率对呼吸子状态及其转变过程的关键控制作用,为超快激光技术和非线性光学领域提供新视角.

关键词：激光器呼吸子非线性光纤动力学

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面向集成光学陀螺的米量级光波导芯片

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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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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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基于单个微环谐振器的小尺寸、低损耗二维光路由器

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光学学报 2022年第22期42卷 92-97页

作者：廖莎莎冯玉婷黄琮刘真伟重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 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

光路由器作为实现信号传输与数据交换的基本元器件,被广泛应用于片上光互连网络中。二维光路由器可以有效降低系统复杂度,并且可以满足片上光互连网络中多种拓扑结构对路由的需求。因此,提出一种基于单个微环谐振器的小尺寸、低损耗二... 详细信息

光路由器作为实现信号传输与数据交换的基本元器件,被广泛应用于片上光互连网络中。二维光路由器可以有效降低系统复杂度,并且可以满足片上光互连网络中多种拓扑结构对路由的需求。因此,提出一种基于单个微环谐振器的小尺寸、低损耗二维光路由器方案。所提方案仅采用单个微环谐振器,即可实现二维的路由切换。该二维光路由器的最大串扰为-11.65 dB,尺寸仅为100μm×65μm,具有结构简单、尺寸小等优势,可被广泛应用于信号处理系统、通信系统和互联系统中。

关键词：集成光学集成光学器件光路由器光互连网络硅光子学

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基于级联啁啾亚波长光栅辅助反向耦合器的超宽带可调滤波器

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光学学报 2022年第14期42卷 19-25页

作者：廖莎莎包航冯玉婷黄琮张伍浩赵帅刘真伟重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 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

宽带、可调滤波器被认为是突破信息处理技术瓶颈的关键器件之一,可以有效提升信息网络的传输容量和频谱效率。提出了一种基于级联啁啾亚波长光栅辅助反向耦合器的超宽带可调滤波器。该滤波器采用绝缘体上硅材料,通过在反向耦合器中使用... 详细信息

宽带、可调滤波器被认为是突破信息处理技术瓶颈的关键器件之一,可以有效提升信息网络的传输容量和频谱效率。提出了一种基于级联啁啾亚波长光栅辅助反向耦合器的超宽带可调滤波器。该滤波器采用绝缘体上硅材料,通过在反向耦合器中使用亚波长光栅和引入啁啾实现超宽带滤波,通过级联反向耦合器实现带宽可调。分析了反向耦合器的传输函数,提出了提高器件带宽的方法。采用单个反向耦合器结构可以实现带宽为64.07 nm,旁瓣抑制比大于10.5 dB,插入损耗约为0.60 dB的超宽带滤波器。通过级联该结构,可实现插入损耗为1 dB,带宽调节范围为44.30~48.92 nm的宽带可调滤波器。该宽带可调滤波器具有超大带宽、可调谐、矩形度高、尺寸小和可实现无中断传输等优势,能被广泛应用于光滤波和信息传输等领域中。

关键词：光栅集成光学器件光滤波器亚波长光栅

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