北京邮电大学 信息光子学与光通信全国重点实验室，北京 100876
无源光网络（PON）凭借其大带宽、低成本和抗电磁干扰等优势，被认为是下一代工业互联网的重要组网技术之一。然而，以“带宽提升”为主要技术发展思路的常规PON，其传输控制机制难以满足以“时间敏感”为特征的高品质工业业务传输需求，对常规PON的网络传输能力提出了重要挑战，迫使其融入新的特性，即确定性。文章以时分复用（TDM）-PON为主要研究对象，首先阐述了工业互联网的业务特征及传输需求，分析了工业互联场景下常规TDM-PON面临的两大技术挑战：一是传统带宽分配方案引起的时延不确定性；二是队列调度机制僵化引起的时延不确定性。围绕上述挑战，文章介绍了提升TDM-PON确定性网络传输能力的关键技术，如协作传输接口、单帧多突发和确定性带宽分配（DetBA）等。其次，文章介绍了一种基于网络演算的时延边界建模思路作为确定性工业PON系统设计与性能评估的理论模型。最后，文章从业务层、媒质接入控制（MAC）层、物理层及控制管理平面等多个角度探讨了确定性工业PON的潜在技术及发展方向。
工业无源光网络 确定性网络传输技术 确定性带宽分配 网络演算 industrial PON deterministic network transmission technology DetBA network calculus 光通信研究
2024, 50(1): 23016801
1 电子科技大学 电子科学与工程学院, 成都 610054
2 重庆吉芯科技有限公司, 重庆 401332
基于0.18 μm CMOS工艺设计与实现了一种14位85 MS/s流水线型模数转换器(ADC)。采用多种低功耗设计技术来降低系统功耗和面积,包括无采样保持电路前端和运算放大器共享等技术。在无数字校准的条件下,在3.3 V电源电压、85 MHz的时钟频率和70 MHz正弦输入信号频率下,达到了67.9 dBFS的信噪比(SNR)以及82.2 dBFS的无杂散动态范围(SFDR)。该ADC功耗为322 mW,面积为0.6 mm2,适合用于需求低功耗ADC的通信系统中。
模数转换器 流水线 信噪比 无杂散动态范围 ADC pipelined SNR SFDR
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 中国气象局气象探测中心，北京 100081
结合毫米波雷达和双波长激光雷达对水云粒子进行微物理特性和光学特性建模，构建水云粒子有效半径与反射率因子-消光比、反射率因子-后向散射比的关系。通过假设参考高度处的云滴粒子有效半径和下一个距离门处的雷达比，以双波长反演的有效粒子半径和后向散射系数反演误差为约束条件得到边界值处的后向散射系数。进而，利用 Fernald后向积分方法反演水云天气下的气溶胶后向散射系数廓线。仿真结果与所提方法处理后的粒子有效半径一致性系数为0.98，与双波长后向散射系数的一致性系数均为0.81。实际处理结果表明，所提方法能够改善水云天气下气溶胶反演的连续性，得到相对准确的后向散射系数。
遥感 激光雷达 毫米波雷达 后向散射系数 边界值 光学学报
2022, 42(24): 2428002
中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
提出了一种采用低阈值技术实现的高速采样保持电路。采样保持电路采用电容翻转式架构，利用栅压自举开关技术提高了采样开关的线性度，通过下极板采样技术减小了电荷注入效应。提出的放大器与传统的套筒式共源共栅极放大器在电路结构上相同。不同点在于，该放大器采用了低阈值设计技术。优势在于，在特定工艺下通过低阈值器件补偿可实现高增益带宽放大器，提高了采样保持电路的采样速率。该电路采用0.18 μm CMOS工艺设计并流片，采样时钟频率达到了125 MHz。仿真结果表明，SINAD为90.91 dB，SFDR为91.45 dBc，芯片尺寸为0.8 mm×0.5 mm。
采样保持电路 放大器 低阈值技术 S/H circuit amplifier low threshold technology
北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
激光雷达作为大气主动遥感探测的重要手段之一，被广泛用于气溶胶和云层探测。基于简单多尺度层检测算法，通过添加尺度个数阈值，提出了一种在时均可提高云底反演高度准确性的云检测算法。该算法通过仿真云层内部多峰时的回波信号，得到了最优化尺度个数阈值范围；同时通过添加特征段合并有效减少了单层多峰情况下的漏判。分别使用微分零交叉法、简单多尺度法和改进后的算法对532 nm米通道激光雷达在2019年5~7月探测的20组探测时长75 min以上、结构稳定、时序上无突变的有效数据进行检测，并以微分零交叉法的云底高度为准，通过改进算法得到的均方根误差平均减小32.65%，不确定度平均减小33.80%，验证了改进算法在提高云底高度准确度上的有效性。
激光雷达 云检测 云底高度 简单多尺度算法 lidar cloud detection cloud-base height simple multiscale algorithm 红外与激光工程
2020, 49(S2): 20200379
Author Affiliations
Abstract
Advanced Photonic Technology Laboratory, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
Experimental generation of stable mode-locked pulses and cylindrical vector beams (CVBs), from an all few-mode fiber (FMF) ring laser is first reported, to the best of our knowledge. In this laser, a section of few-mode erbium-doped fiber (FM-EDF) is used as the gain medium. The FM-EDF is pumped by 976 nm laser with LP11 mode, which is simultaneously converted and multiplexed through a homemade hybrid device, i.e., wavelength division multiplexing-mode selection coupler (WDM-MSC). All the components in our experiment are connected using FMF. The resulted CVB pulses have a spectral width of 0.33 nm with a repetition rate of 30.58 MHz under the pump power of 340 mW. Moreover, both azimuthally and radially polarized CVBs were achieved with a high purity of >95%. This mode-locked CVB fiber laser with an all FMF configuration opens the way to manipulate the transverse mode in mode-locked fiber lasers.
140.3300 Laser beam shaping 060.3510 Lasers, fiber 140.7090 Ultrafast lasers Chinese Optics Letters
2019, 17(12): 121405
Author Affiliations
Abstract
Advanced Photonic Technology Lab, College of Electronic and Optical Engineering & College of Microelectronics, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
We demonstrate a passively mode-locked all-fiber laser generating cylindrical vector beams (CVBs) only using a symmetric two-mode fiber optical coupler (TMF-OC) for both high-order mode excitation and splitting. Theoretical analyses show that for a symmetric TMF-OC with appropriate taper diameter, the second-order mode can be excited and coupled into output tap with high purity due to the effective index difference of different modes. Based on the fabricated TMF-OC, the passively mode-locked fiber laser delivers pulsed CVBs at a center wavelength of 1564.4 nm with 3 dB linewidth of 11.2 nm, pulse duration of 2.552 ps, and repetition rate of 3.96 MHz. The purity of both radially and azimuthally polarized beams is estimated to be over 91%. Due to simple fabrication method of the TMF-OC and high purity of the generated CVBs, this mode-locked CVB fiber laser with all-fiber configuration has potential applications in optical trapping, optical communications, material processing, etc.
Photonics Research
2019, 7(12): 12001479
浙江大学光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
水平光场三维(3D)显示可以在保证较好立体显示效果的同时,显著压缩需处理的海量光线信息,因此是一种重要的三维显示方法。由于缺少竖直方向的光场变化,水平光场的显示清晰度表现力与单目聚焦能力都与理想的光场形式不同。基于扫描型光场显示技术,分析了水平光场的点扩展函数(PSF);基于人眼和相机的自动聚焦原理,对不同显示参数下所重构的水平光场进行聚焦仿真,得出光线横向散射角以及每圈更新图像数对水平光场单目聚焦能力的影响;通过扫描型水平光场显示样机对所得结论进行验证。结果表明,水平光场的最大可聚焦高度随光线横向散射角的增加而减小,随每圈更新图像数的增加而增加。该分析方法及结论可以为单目聚焦水平光场显示系统提供设计依据。
测量 三维显示 水平光场 单目聚焦 光场点扩展函数
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
3 长光卫星技术有限公司, 长春 130000
4 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
为了保证某离轴三反光学系统空间相机光机结构的高稳定性与高准确度, 针对该光学系统中次镜、折叠镜组件轴向空间位置接近的特点, 设计了次镜、折叠镜组件一体化的前框架结构, 并提出了一种结合了自由模态与约束模态的拓扑优化方法来优化相机的前框架结构.将优化后的前框架模型带入整个相机, 并对整机进行有限元分析.结果表明, 光轴呈水平状态, 次镜、折叠镜相对主镜的倾斜分别为9″与22.4″, 次镜相对于主镜的偏心为0.021 mm, 均在光学系统公差要求范围内.此外, 对前框架结构进行自由模态分析与试验, 结果验证了优化方法的正确性.所提出的拓扑优化方法可以有效避免基于约束模态拓扑优化方法约束点之间不存在联系的缺陷, 能够为高分辨、宽视场空间相机光机结构的设计提供参考.
离轴三反空间相机 前框架 拓扑优化 模态测试 一体化结构 Off-axis three mirror anastigmatic space camera Front frame Topology optimization Modal test Intrgrated structure
1 武汉邮电科学研究院, 武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司, 武汉 430074
随着数据通信及互联网的高速发展, P2P(对等)网络、在线应用及视频业务都呈现出爆炸式增长, 而云计算时代的到来需要大容量、高密度的数据互联及交换处理, 上述业务需求均成为超100 Gbit/s技术发展的核心驱动力。400 GE(吉比特以太网)能够在100 GE的基础上进一步提升网络容量并降低每比特的传输成本, 有效地解决运营商日益面临的业务流量及网络带宽持续增长的压力, 其将在数据中心得到大规模应用。文章对400 GE客户侧光模块的技术方案、传输性能、规格指标和功耗要求做了详细地介绍和分析。
400吉比特以太网 垂直腔面发射激光器 脉冲幅度调制 离散多载波技术 400 GE VCSEL PAM DMT
