1 宁波大学高等技术研究院 红外材料与器件实验室，浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
3 浙江省海洋研究院，浙江 宁波 315211
4 吉林大学 集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
基于空分复用技术的多芯光纤通信核心指标之一是信道串扰，该问题的存在极大地影响着传输距离及信号质量，尤其是在宽带光纤放大系统中。本文重点讨论了弱耦合19芯光纤的串扰问题，同时提出了一种利于多组分碲酸盐玻璃挤压制备的沟槽辅助型19芯光纤，并采用耦合功率理论和有限元法对模型进行了相关性能的数值仿真，系统研究了沟槽尺寸、折射率分布及相关光纤参数对芯间串扰的影响。仿真结果表明，优化设计后的光纤在1 550 nm处拥有-156 dB/100 m的低串扰值，可以满足大容量光纤通信用宽带光放大器的应用需求。
低串扰 19芯光纤 沟槽辅助型 多组分碲酸盐玻璃 low crosstalk 19-core fiber trench assisted multicomponent tellurite glass 
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 School of Electronic, Electrical and Communication Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4 College of Materials Science and Optoelectronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A quadrature phase-shift keying (QPSK) coherent photodetector chip consisting of a multimode interference 90° optical hybrid and a four-channel evanescent photodetector array is designed and fabricated with its photo-response in the L-band characterized. The metal organic chemical vapor deposition regrowth method is adopted to realize active–passive monolithic integration. The chip exhibits a low dark current below 100 nA for each photodetector in the array, a low excess loss of 0.85 dB, a common mode ratio rejection better than 13.6 dB, and a phase deviation within over the 40 nm wavelength span.
hybrid photodetectors monolithic integration photo-response Chinese Optics Letters
2023, 21(1): 011301
1 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室，北京 100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院，北京 100049
3 中国科学院大学 电子电器与通信工程学院，北京 100049
在越来越多的光子计数应用中，用于近红外光波长领域的单光子探测器受到广泛关注。例如在量子信息处理、量子通信、3D激光测距（LiDAR）、时间分辨光谱等光子计数应用领域。文中设计并展示了用于探测1 550 nm波长光子的InGaAs/InP单光子雪崩二极管（SPAD）。这种SPAD 采用分离吸收、过渡、电荷和倍增区域结构 (SAGCM)，在盖革模下工作时具有单光子灵敏度。SPAD的特性包括随温度范围223~293 K变化的击穿电压、暗计数率、单光子检测效率和后脉冲概率。25 μm 直径的 SPAD 显示出一定的温度相关性，击穿电压随温度的变化率约为100 mV/K。当SPAD在盖革模式下温度为223 K工作时，在暗计数率为4.1 kHz，后脉冲概率为3.29%的基础上，对1 550 nm光子实现了21%的单光子探测效率。文中还分析和讨论了SPAD温度相关性的单光子探测效率、暗计数率和后脉冲概率的来源和物理机制。这些机制分析、讨论和计算可以为SPAD的设计和制备提供更多的理论支持和依据。
单光子探测器 温度相关性 光子探测效率 暗计数率 后脉冲概率 single-photon detector temperature dependency photon detection efficiency dark count rate after pulse probability 红外与激光工程
2021, 50(11): 20210453
Author Affiliations
Abstract
1 College of Electrical Engineering, Qingdao University, Qingdao 266071, China
2 Collaborative Innovation Center for Nanomaterials and Devices, College of Physics, Qingdao University, Qingdao 266071, China
3 NUS Centre for Nanofibers and Nanotechnology, Department of Mechanical Engineering, National University of Singapore, Singapore
Based on the good extensibility and conductivity, the flexible sensors (FSs) have a wide range of applications in the field of the electrochemical energy storage and variable stress sensors, which causes that the preparation of FSs also become a hot spot of research. Among the materials for preparing the FSs, the flexible carbon matrix composites (FCMCs) have become the widely used material since the good performance in the properties of electrochemistry and mechanics, which could be divided into three types: the carbon nanofibers (CNFs), the carbon nanospheres (CNSs) and the carbon nanotubes (CNTs). Compared with CNFs and CNSs, the CNTs wrapped by the polydimethylsiloxane (PDMS) have the advantages of the excellent extensibility and electrochemical stability. Therefore, the CNTs flexible sensor (CFS) could be well used in the field of the FSs. The purpose of this review is summarizing the preparation methods and application fields of CFS and proposing the research direction of CFS in the future. In this paper, two methods for fabricating the CFS have been designed by consulting the methods mentioned in the literature in recent years, and the advantages and disadvantages between the two methods have been explained. The application fields of CFS in recent years are enumerated, and the conclusion that the application fields of CFS are very wide is drawn. At the end of this paper, the review concludes with an overview of key remaining challenges in the application fields of the CFS.
Journal of Semiconductors
2019, 40(11): 111606
中国电子科技集团公司第四十七研究所, 沈阳 110032
温湿度偏高或者偏低, 都会使农业大棚中的农作物停止生长或者生长放慢, 因此将温湿度始终控制在适合农作物生长的范围内非常关键。所以, 现代化的农业大棚应该采用温湿度自动采集的监控方式, 从而调控农业大棚的温湿度, 以便适应大规模生产。整个系统由单片机及其外围电路以及无线发送模块两个部分组成: 单片机及其外围电路主要由MCU、温湿度传感器、人机交互组成, 通过温湿度传感器采集环境温度和湿度数据, 将采集的数据经由MCU进行处理, 再将数据流通过433 MHz无线模块发送给主机, 进而对机械设备进行控制。
433MHz无线模块 温湿度传感器 数据采集 无线发送 通信模块 农业大棚 433 MHz wireless module temperature and humidity sensor data collection wireless transmission communication module agriculture greenhouse
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
理论分析了室温条件下掺铁硒化锌（Fe2+∶ZnSe）激光横向寄生振荡特性，结果显示通过减小抽运光斑尺寸可有效提升寄生振荡反转粒子数阈值，从而抑制Fe2+∶ZnSe激光横向寄生振荡。以非链式脉冲氟化氢（HF）激光器为抽运源，搭建了Fe2+∶ZnSe激光器实验装置，通过插入不同孔径的光阑，实验研究了不同抽运光斑尺寸下的Fe2+∶ZnSe激光输出特性。实验结果表明，对于端面尺寸为20 mm×20 mm的Fe2+∶ZnSe激光晶体，当抽运光斑尺寸≤9.2 mm时，横向寄生振荡现象可得到有效抑制，与理论分析结果相符。室温条件下，所获得的最高Fe2+∶ZnSe激光脉冲能量为136 mJ，斜效率为33.2%，相对于抽运激光能量的光-光转换效率为26.5%。
激光器 中红外激光 Fe2+∶ZnSe激光 寄生振荡 室温 中国激光
2018, 45(11): 1101001
1 武汉大学电子信息学院, 湖北 武汉 430072
2 苏州福田激光精密仪器有限公司, 江苏 苏州 215021
针对投线仪传统检测方法存在占地面积大、检测效率低下、检测精度低等缺点,设计了一套基于平行光管测角及机器视觉测量的激光投线仪自动检测系统。系统由9根平行光管及面阵CMOS相机组成,能同时检测3根垂线及1根水平线。实验结果表明,相比于传统人工检测,本系统检测精度优于5″;操作简单,检测效率高,单台仪器检测时间小于20 s;同时采用了平行光管-CMOS相机图像测量系统,使得系统占地面积小于4m2。为了便于定位激光线中心,对采集到的图像进行了预处理,提取激光线中心采用灰度重心法的亚像素定位技术。
激光投线仪 误差检测 检测系统 面阵CMOS 灰度重心法 cross line laser error test testing system array CMOS gray centroid method
浙江大学工业控制技术国家重点实验室, 智能系统与控制研究所, 浙江 杭州 310027
无损血糖监测是一种方便且无痛的血糖监测方法。 目前, 大部分的血糖检测方法都是有损的。 提出了一种基于近红外反射光谱的无损血糖检测方法。 近红外反射光谱是一种安全、 简单并且有效的方法, 被应用于很多领域。 采用口服葡糖糖耐量试验来采集数据, 用偏最小二乘回归方法来建模。 使用市售血糖仪采指尖血作为参考值, 同时用光谱仪提取手掌光谱, 共取得42组样本。 血糖浓度范围在5~12 mmol·L-1。 采用留一法交叉验证, 获得所有数据的交叉验证的均方根误差为1.16 mmol·L-1。 通过归一化和无关变量消除的预处理方法来减少噪声并消除一些额外因素, 优化的均方根误差为0.79 mmol·L-1。 基于个人的数据进行建模, 得到了远小于整体数据的结果: 0.41 mmol·L-1。 该方法在个人血糖检测的市场化方面有广阔的应用前景。
近红外 血糖 无损 Near-infrared Blood glucose Noninvasive 光谱学与光谱分析
2016, 36(7): 2312
Author Affiliations
Abstract
1 Century College, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 102101, China
2 State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
3 College of Science, Minzu University of China, Beijing 100081, China
4 Western Australia (WA) Center of Excellence for MicroPhotonic System, Electron Science Research Institute, Edith Cowan University, Joondalup, WA 6027, Australia
A stable three-channel dual-wavelength fiber ring laser is proposed and experimentally demonstrated. The digital micromirror-device (DMD) processor can select and recirculate any dual waveband from the gain spectrum of the erbium-doped fiber at each channel. The uniform and stable dual-wavelength oscillation is obtained by a highly nonlinear photonic crystal fiber, which causes two degenerate the four-wave-mixing processes. By loading different reproducibility diffraction gratings on the optoelectronic DMD processor, the laser can be operated stably in a three-channel dual-wavelength scheme at room temperature. The power fluctuation of each laser channel is less than ～0.02 dB.
140.3500 Lasers, erbium 140.3510 Lasers, fiber 140.3515 Lasers, frequency doubled Chinese Optics Letters
2015, 13(4): 041404
1 北京邮电大学 世纪学院，北京 102101
2 北京邮电大学 信息光子学与光通信国家重点实验室，北京 100876
3 中央民族大学 理学院，北京 100081
4 埃迪斯科文大学郡达拉普分校 电子科学研究所，澳大利亚 西澳大利亚州 6027
提出一种稳定的波长间隔可调谐的双波长单纵模环形光纤激光器.在复合环形谐振腔中，采用由数字微镜装置（DMD）滤波器和两个不同长度的次级环形谐振腔组成的多重滤波的方式来选择激光器的工作模式.其中，DMD滤波器可以从掺铒光纤的自发增益谱中任意选择两个波长并将它们耦合进光路中；次级环形谐振腔作为模式滤波器，可以保证激光器输出单纵模激射；利用非线性光子晶体光纤（HN-PCF）的四波混频（FWM）效应，使激光器输出均衡平稳的双波长激射.在室温条件下，不用移动实验装置中的任何器件，通过将位置不同的光栅映射在DMD滤波器上来实现双波长间隔可调谐，调谐范围为0.165 nm到1.08 nm，调谐步长为0.055 nm.
数字微镜装置滤波器 四波混频效应 单纵模 digital micro-mirror device four-wave-mixing effective single-longitudinal-mode 红外与毫米波学报
2015, 34(6): 0694
