Qi Wu 1,2,3Zhaopeng Xu 1,*Yixiao Zhu 2,*Tonghui Ji 1[ ... ]Weisheng Hu 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 Peng Cheng Laboratory, Shenzhen, China
2 Shanghai Jiao Tong University, State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Department of Electronic Engineering, Shanghai, China
3 University of L’Aquila, Department of Physical and Chemical Sciences, L’Aquila, Italy
We propose a joint look-up-table (LUT)-based nonlinear predistortion and digital resolution enhancement scheme to achieve high-speed and low-cost optical interconnects using low-resolution digital-to-analog converters (DACs). The LUT-based predistortion is employed to mitigate the pattern-dependent effect (PDE) of a semiconductor optical amplifier (SOA), while the digital resolution enhancer (DRE) is utilized to shape the quantization noise, lowering the requirement for the resolution of DAC. We experimentally demonstrate O-band intensity modulation and direct detection (IM/DD) transmission of 124-GBd 4 / 6-level pulse-amplitude modulation ( PAM ) -4 / 6 and 112-GBd PAM-8 signals over a 2-km standard single-mode fiber (SSMF) with 3 / 3.5 / 4-bit DACs. In the case of 40-km SSMF transmission with an SOA-based preamplifier, 124-GBd on-off-keying (OOK)/PAM-3/PAM-4 signals are successfully transmitted with 1.5 / 2 / 3-bit DACs. To the best of our knowledge, we have achieved the highest net data rates of 235.3-Gb / s PAM-4, 289.7-Gb / s PAM-6, and 294.7 Gb / s PAM-8 signals over 2-km SSMF, as well as 117.6-Gb / s OOK, 173.8-Gb / s PAM-3, and -231.8 Gb / s PAM-4 signals over 40-km SSMF, employing low-resolution DACs. The experimental results reveal that the joint LUT-based predistortion and DRE effectively mitigate the PDE and improve the signal-to-quantization noise ratio by shaping the noise. The proposed scheme can provide a powerful solution for low-cost IM/DD optical interconnects beyond 200 Gb / s.
look-up-table digital resolution enhancer quantization noise semiconductor optical amplifier pattern-dependent effect pulse-amplitude modulation 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(3): 036007
陆文强 1,2,3杨世植 1,2,3,*罗涛 1,2,3李学彬 1,2,3[ ... ]韩叶颜 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院,安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室,安徽 合肥 230037
4 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所基础科学研究中心,安徽 合肥 230031
5 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
基于中分辨率成像光谱仪/云和气溶胶探测激光雷达(MODIS/CALIOP)的匹配数据集,提出一个分类神经网络进行透明卷云的识别,利用两个回归神经网络对透明卷云的光学厚度和云顶高度进行反演。结果表明,分类网络的精确度可达到84%,检测率达到79%。对成功识别的透明卷云参数进行了反演,得到透明卷云光学厚度的平均绝对误差为0.2,均方根误差为0.25,相关系数为0.79。对云顶高度进行了反演,得到云顶高度的平均绝对误差为0.61 km,均方根误差为0.74 km,相关系数达到0.87。本研究利用MODIS/CALIOP匹配数据集以及神经网络算法,可得到透明卷云的分布以及其参数特性,为其在南海海域上空的分布情况提供了数据支撑,有助于相关研究人员了解该地区透明卷云的分布情况,提高辐射计算的精度。
大气光学 透明卷云 中分辨率成像光谱仪 云和气溶胶探测激光雷达 神经网络 中国南海海域 
光学学报
2024, 44(6): 0601001
Qi Wu 1,2Yixiao Zhu 2,4,*Xueyang Li 1,5,*Hexun Jiang 2[ ... ]Weisheng Hu 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 Peng Cheng Laboratory, Shenzhen 518055, China
2 State Key Laboratory of Advanced Communication Systems and Networks, Department of Electronic Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
3 School of Electronics and Information Technology and Guangdong Provincial Key Laboratory of Optoelectronic Information Processing Chips and Systems, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006, China
4 e-mail: yixiaozhu@sjtu.edu.cn
5 e-mail: xueyang.li@pcl.ac.cn
Data centers, the engines of the global Internet, rely on powerful high-speed optical interconnects. In optical fiber communication, classic direct detection captures only the intensity of the optical field, while the coherent detection counterpart utilizes both phase and polarization diversities at the expense of requiring a narrow-linewidth and high-stability local oscillator (LO). Herein, we propose and demonstrate a four-dimensional Jones-space optical field recovery (4-D JSFR) scheme without an LO. The polarization-diverse full-field receiver structure captures information encoded in the intensity and phase of both polarizations, which can be subsequently extracted digitally. To our knowledge, our proposed receiver achieves the highest electrical spectral efficiency among existing direct detection systems and potentially provides similar electrical spectral efficiency as standard intradyne coherent detection systems. The fully recovered optical field extends the transmission distance beyond the limitations imposed by fiber chromatic dispersion. Moreover, the LO-free advantage makes 4-D JSFR suitable for photonic integration, offering a spectrally efficient and cost-effective solution for massively parallel data center interconnects. Our results may contribute to the ongoing developments in the theory of optical field recovery and the potential design considerations for future high-speed optical transceivers.
Photonics Research
2024, 12(3): 399
高雪洁 1,2刘继桥 1,2,3,*樊纯璨 1,3陈橙 1,2,3[ ... ]陈卫标 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部,上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室,上海 201800
路径积分差分吸收(IPDA)激光雷达可装载于飞机或卫星上探测大范围大气CO2浓度,具有全天时和探测精度高的优势。全球云的平均覆盖率可达60%,因此在激光穿透大气射向地面的探测过程中,除了地面和海洋回波信号,还有很多云层回波信号。结合机载大气探测激光雷达(ACDL)信号采集特点,针对复杂的云层回波信号,提出一种基于中位数绝对偏差的离群值筛选法提取信号,可分离多层云回波信号及云层与地面回波信号同时存在的信号。分析云信号的探测能力,并利用云层回波信号积分值反演云上CO2柱浓度,结果与原位测量仪测量结果变化趋势一致,二者偏差为2.8 μL/L。
遥感 差分吸收激光雷达 二氧化碳柱浓度 云回波信号 差分吸收光学厚度 大气遥感 
中国激光
2023, 50(23): 2310001
汪惜今 1,2徐青山 1,*范传宇 1,2,4程晨 3[ ... ]徐赤东 1
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所基础科学研究中心, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
4 皖西学院电气与光电工程学院, 安徽 六安 237012
5 安徽建筑大学电子信息工程学院, 安徽 合肥 230601
为丰富整层大气气溶胶光学厚度测量手段,提出了一种综合微脉冲激光雷达与地面能见度测量数据的探测方法。该方法首先利用激光雷达数据反演得到气溶胶垂直消光系数廓线,据此计算出气溶胶标高;再利用能见度和消光系数的关系得到近地面水平方向的消光系数;最后,将近地面消光系数和标高结合,从而得到整层大气气溶胶光学厚度。将该方法应用于合肥地区,成功得到该地区整层大气气溶胶光学厚度的昼夜变化趋势,验证了该方法的可适应性。
气溶胶光学厚度 气溶胶标高 激光雷达 能见度 aerosol optical depth aerosol scale height lidar visibility 
大气与环境光学学报
2023, 18(1): 14
苏榕 1,*刘嘉宇 1,2乔潇悦 1,3简振雄 1,2[ ... ]朱利民 2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心,上海 201800
2 上海交通大学机械与动力工程学院,上海 200240
3 中国科学院上海光学精密机械研究所,中国-俄罗斯“一带一路”激光科学联合实验室,上海 201800
4 上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
扫描白光干涉术是目前最精确的表面形貌测量技术之一,被广泛应用于工业与科研领域。从发明至今的三十余年间,在精密光学、半导体、汽车及航天等先进制造领域的需求牵引下,该技术不断取得新的进展与突破。本文从技术应用、方法和算法创新、系统设计、理论模型、校准与误差补偿等方面,总结了过去二十年扫描白光干涉技术的重要进展,对该领域进一步发展提出了展望。
测量 白光干涉术 表面形貌 计量学 光学成像 干涉显微术 先进制造 
激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312005
作者单位
摘要
1 1.同济大学 材料科学与工程学院, 上海 201804
2 2.上海中医药大学 康复科学学院, 康复医学研究所, 中医药智能康复教育部工程研究中心, 上海 201203
骨肉瘤是一种常见的恶性骨肿瘤, 常通过手术切除进行治疗。但术后造成的骨缺损难以自愈, 残余肿瘤细胞还会增加复发可能性。本研究开发了一种用于修复骨缺损和协同治疗骨肉瘤的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷骨水泥。首先通过溶胶-凝胶法结合固态反应制备了可作为光热剂和药物载体的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷微球(MBGC-xNd), 然后将微球与海藻酸钠(SA)溶液混合制备了可同时进行光热治疗和化学治疗的可注射骨水泥(MBGC-xNd/SA)。结果表明掺Nd3+赋予微球可控的光热性能, 负载阿霉素(DOX)的微球显示出持续的药物释放行为。此外, 载药骨水泥的药物释放量随着温度的升高而显著增加, 说明光热疗法产生的热量可促进DOX释放。体外细胞实验结果表明, MBGC-xNd/SA具有良好的促成骨活性, 并且光热-化学联合疗法对MG-63骨肉瘤细胞起到了更显著的杀伤作用, 表现出协同效应。因此,MBGC-xNd/SA作为一种新颖的多功能骨修复材料, 在骨肉瘤的术后治疗方面具有良好的应用前景。
掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷 骨水泥 骨缺损修复 光热-化学联合疗法 Nd-doped mesoporous borsilicate bioactive glass-ceramic bone cement bone defect repair photo-thermal-chemical combination therapy 
无机材料学报
2022, 37(11): 1245
陆宝乐 1,2,3陈程 1,3林启蒙 1,3张朝阳 1,3[ ... ]白晋涛 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 西北大学 光子学与光子技术研究所,省部共建西部能源光子技术国家重点实验室,西安 710127
2 国家级光电技术与纳米功能材料国际联合研究中心,西安 710127
3 陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心,陕西省光电子技术重点实验室,西安 710127

超短脉冲光纤激光器是激光器领域的一个重要分支,由于输出脉冲峰值功率高、脉冲宽度窄,吸引了大量科研工作者的关注。被动锁模技术是产生超短脉冲的常用手段,通过平衡谐振腔内色散与非线性,增益与损耗之间的相互作用来实现超短脉冲输出。深入理解被动锁模机制能够进一步推动超快光源的研究走向成熟。随着输出性能的逐步提升,超短脉冲光纤激光器的适用场景越来越丰富,能在不同领域发挥更加重要的作用。本文综述了目前光纤激光器中常用的几类被动锁模技术,包括:非线性光纤环形镜、非线性偏转旋转、低维纳米材料可饱和吸收体、非线性多模干涉以及最近涌现的Mamyshev振荡器和时空锁模等,阐述了各自的原理以及技术优势,并介绍了其在超短脉冲光纤激光器研究方面的最新进展。

光子学报
2022, 51(10): 1014003
作者单位
摘要
1 武汉第二船舶设计研究所, 湖北 武汉 430064
2 中国计量科学研究院, 北京 100013
K荧光辐射装置可填补国内超大型测量面积核辐射探测器计量检定需求, 该装置具通量高、 能量点多、 单色性好、 有成本低、 即开即用等优势。 其原理是X射线光机发射出的X射线轰击辐射体材料产生多种特征X射线即荧光射线, 在荧光射线出射路径上加入次级过滤器吸收掉多余的射线以提高荧光纯度, 辐射体以及次级过滤器的材料厚度值与荧光产额、 纯度直接相关。 通过MC(Monte Carlo)程序计算荧光装置各项指标参数结果, 指导后期试验装置的建立和研究, MCNP5(Monte Carlo N Particle Transport Code)软件模拟Cs2SO4辐射体数据表明: 荧光装置具有良好的屏蔽和准直的效果, 荧光以辐射体中心垂直面呈对称逐渐减小分布; 荧光产额随着辐射体厚度的增加逐渐增大, 但存在相对饱和厚度值, 即辐射体达到一定厚度值以后, 荧光产额不再随辐射体厚度的增加而增大, 而是趋于饱和状态; 为获取单一能量荧光辐射场, 在荧光出射束方向增加次级过滤器TeO2材料, 其吸收L, Kβ射线会远远大于Kα射线, 以达到消除L, Kβ射线保留Kα射线目的, 形成单能的参考辐射场; 在距离辐射体中心30 cm处, 通过多组数据表明, 次级过滤厚度为0.035 cm时, 荧光纯度94.521%为最大且荧光产额最高; 荧光纯度随着次级过滤器材料的厚度增加呈现先增加后逐渐减小的趋势; 使用LEHGe探测器实际测量获取K荧光辐射装置能谱数据, 通过ROOT程序对测量能谱数据处理和分析, 拟合出Kα1Kα2能量点的峰位道址误差小于0.005%, 测量分析出其能量值与理论值偏差分别为0.19%, 0.23%, 测量结果与实际理论能量值相符。 测量结果可验证MCNP5程序计算出的次级过滤器材料具有良好吸收效果且实现了单能荧光参考辐射场。
荧光装置 荧光纯度 能谱测量 MCNP5 Root Fluorescence device Fluorescence purity Energy spectrum measurement MCNP5 ROOT 
光谱学与光谱分析
2022, 42(11): 3595
作者单位
摘要
南京理工大学机械工程学院, 南京 210000
为提高无人直升机的姿态控制能力, 针对fal函数拐点处不平滑易引起系统抖振、误差较大时系统增益较大等问题, 提出一种改进fal函数, 改写非线性误差反馈律, 并重新应用于自抗扰控制中得到改进ADRC算法。基于已建立的无人直升机动力学模型, 通过Matlab/Simulink进行姿态角跟踪以及在白噪声和阶跃干扰下的抗干扰仿真。仿真结果表明, 改进fal函数在拐点处具有更好的平滑性, 基于改进fal函数的ADRC在无人直升机姿态角跟踪中依旧具有良好的响应速度和超调性, 抗干扰能力较传统ADRC更好。
动力学模型 改进fal函数 自抗扰控制 姿态控制 dynamics model improved fal function Active Disturbance Rejection Control (ADRC) attitude control 
电光与控制
2022, 29(4): 1

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