华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200241
单光子探测技术具有高灵敏度、低时间抖动、低功耗等独特优势，在激光测距和成像中的应用越来越广泛。基于此，提出一种低成本的高精度单光子测距技术。利用窄脉冲电路驱动激光二极管产生脉宽为160 ps的窄脉冲激光，利用多像素光子计数器研制时间抖动为417 ps的低时间抖动单光子探测器，降低系统的整体时间抖动，并搭建高精度单光子测距实验装置。测距实验结果表明，在2 m的测距量程内，单光子测距系统的距离测量精度可达370 μm@RMS。实验装置采用同轴光路设计，结构简单，易于集成，为实现小型化低功耗高精度单光子测距系统提供了一种可行性的解决方案。
激光测距 单光子探测器 亚毫米 光子计数 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0512007
华中科技大学 武汉光电国家研究中心, 武汉 430074
硅基集成光子器件具有体积小、集成度高的突出优势, 在光通信、数据中心光互连等领域具有广阔应用前景。然而, 硅基波导耦合器件尺寸相对较大、工作带宽和工艺容差受限。硅基多模路由光子器件设计还面临挑战。文章介绍了近年来发展起来的两种硅基集成光子器件先进设计方法: 绝热捷径法和变换光学方法, 简要阐述其物理原理, 并展示在硅基集成光子器件设计中的典型应用。
硅基集成光子器件 绝热捷径法 变换光学方法 silicon-based integrated optical devices shortcuts to adiabaticity transformation optics
Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics & School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Hubei Key Laboratory of Intelligent Wireless Communications, College of Electronics and Information Engineering, South-Central University for Nationalities, Wuhan 430074, China
Multimode waveguide bend is one of the key components for realizing high-density mode-division multiplexing systems on chip. However, the reported multimode waveguide bends are either large, bandwidth-limited or fabrication-complicated, which hinders their applications in future high-density multimode photonic circuits. Here we propose a compact multimode waveguide bend supporting four TE modes simply by shape-optimizing with transformation optics. The shape of the waveguide is optimized in the virtual space with gradient distribution of the refractive index, so that the scattering loss and intermode cross talk are well suppressed. After conformal mapping back into the physical space, a compact (effective radius of 17 μm) multimode bending waveguide is obtained. Simulations show that the proposed multimode waveguide bend has little loss () and low cross talk () throughout an ultrabroad wavelength range of 1.16–1.66 μm. We also fabricated the shape-optimized multimode bending waveguide on a silicon-on-insulator wafer. At 1550 nm wavelength, the measured excess losses for the four lowest-order TE modes are less than 0.6 dB, and the intermode cross talks are all below . Our study paves the way for realizing high-density and large-scale multimode integrated optical circuits for optical interconnect.
Photonics Research
2020, 8(12): 12001843
中国民航大学 天津市智能信号与图像处理重点实验室, 天津 300300
基于编码的特征表达方法在光照不变性、运算效率、特征表述能力等方面具有较大优势, 成为新型的特征提取方法之一。手指静脉图像采用红外光透射成像, 加之手指内部其他组织的固有影响, 图像质量普遍较低。将Gabor滤波对图像纹理的增强与局部图结构编码的思想相结合, 重点研究一种新的对称邻域交叉图结构, 将局部邻域的纹理变化转换为加权的编码串。通过不同方向特征编码提取每个通道Gabor滤波图像的特征编码图, 充分表达像素点周围邻域的位置信息和梯度信息, 具有良好的旋转不变性。实验结果表明: 提出的手指静脉特征编码新方法比多种常用特征编码方法具有更好的识别性能, 对图像姿态变化更鲁棒。
特征编码 指静脉识别 局部图结构 Gabor 滤波 旋转不变性 feature encoding finger-vein recognition local graph structure Gabor filtering rotation invariance 红外与激光工程
2018, 47(9): 0926006
中航工业北京长城计量测试技术研究所, 北京 100095
采用基于平衡光学互相关的超快激光绝对距离测量方法对大气中一段15m的空间距离进行了测量。仿真了不同脉冲宽度、不同光强损耗对平衡互相关信号的影响, 理论分析表明脉宽展宽对平衡互相关信号影响较大。采用中心波长为1037nm、重复频率为260MHz的超快激光器光源, 搭建了测距系统。实验验证了在脉宽分别为1.44ps、132fs时, 对平衡互相关信号的影响, 实验结果符合理论分析。研究了不同脉冲宽度对测量分辨力的影响, 结果显示, 采样时间为5ms, 脉宽为1.44ps, 测量分辨力不低于50μm; 而当脉宽为132fs时, 测量分辨力优于5μm。
光学测量 绝对距离测量 飞秒脉冲激光 脉冲宽度 平衡光学互相关 optical measurement absloute distance measurement ultrafast laser pulse width banlanced optical cross-correlation
中航工业北京长城计量测试技术研究所, 北京 100095
设计并实现了一种基于PCIe高速总线接口的飞秒激光测距回波信号采集系统。该系统以FPGA为控制核心, 集成了数据高速采集、数据高速存储和PCIe高速DMA传输控制。设计了PCIe接口传输驱动和上位机程序。通过系统测试, 验证了该系统性能稳定、功能完备。将飞秒激光测距中的多种设备集成在一块FPGA板卡中, 提升了系统的集成化。
飞秒激光 高速采集 PCIe PCIe FPGA FPGA femtosecond laser high speed data acquisition
中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所计量与校准技术重点实验室, 北京 100095
自主研制了基于掺铒光纤飞秒激光技术的光纤飞秒光学频率梳。详细介绍了此光纤光梳的系统结构、工作过程与各项性能参数。经过功率放大、色散优化与高非线性光纤扩谱等过程, 得到了超过一个倍频程的光梳超连续光谱。光梳的载波包络偏移频率(简称偏频, fo)从f-2f共线式干涉系统中提取, 并锁定至铷原子钟上。实验获得了35 dB信噪比的偏频信号, 实现了锁定时间超过12 h的稳定运转。
超快光学 光学频率梳 载波包络偏移频率 光纤飞秒激光器 超连续谱 激光与光电子学进展
2016, 53(12): 123201
