1 华能陇东能源有限责任公司，甘肃 庆阳 744500
2 西安热工研究院有限公司，西安 710000
3 西北电力设计院，西安 710000
【目的】由于数据中心网络的高速发展，对高速率、大容量数据中心光传输系统的性能研究也极为迫切，单载波400或600 Gbit/s传输将逐渐成为下一代通信网络主流的传输速率，当前人们对400 Gbit/s传输系统在数据中心网络中应用的研究较为广泛，而对600 Gbit/s传输系统的详细研究较少。
【方法】为了满足数据中心通信容量日益增长的需求，文章基于单载波600 Gbit/s速率下一代数据中心弹性光网络（EON）传输系统，对影响传输系统的传输距离和频谱利用效率问题进行了详细的理论分析和实验研究。
【结果】分析表明，单载波最大入纤光功率决定传输系统的最大传输距离，而传输系统的频谱利用效率与传输通道带宽有关，同时对单载波600 Gbit/s EON传输系统进行实验研究，实验通过对比不同入纤光功率与系统Q因子和纠前误码率的关系，以及不同通道数3 dB通道滤波带宽与系统Q因子的关系，证实系统传输距离和频谱利用效率分别与最佳入纤光功率和滤波带宽有关，并且实验表明，600 Gbit/s传输系统最佳单波入纤光功率和最佳滤波带宽分别为＋4 dBm和77 GHz，此时系统传输距离最远，频谱利用效率最高。并且在此实验数据下实现了600 Gbit/s传输系统48 h无误码长期稳定运行，这说明该入纤光功率和带宽可有效延长和提高600 Gbit/s通信系统的传输距离和频谱利用率。
【结论】对于600 Gbit/s速率EON传输系统存在一个最佳入纤功率和滤波带宽，使得系统在不引起明显光纤非线性代价和通道串扰情况下传输距离最远，带宽利用率最大，文章提出的600 Gbit/s传输系统最佳入纤光功率和滤波带宽对600 Gbit/s传输系统的工程建设具有非常有意义的参考作用。
高速通信 入纤功率 弹性光网络 频谱效率 high-speed communication incident power EON spectral efficiency 光通信研究
2024, 50(1): 22004101
1 华北电力大学 电子与通信工程系,保定 071003
2 华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室, 保定 071003
3 华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室,保定 071003
为了实现磁场和温度的同时测量,实验制作了基于球形-细芯-球形传感结构的马赫-曾德尔干涉仪。采用将磁流体作为外环境包覆传感结构的方法,进行了双参量的传感研究。外界磁场和温度改变时,磁流体的折射率有规律地变化,可以同时测量磁场和温度,但因消光比差,故在此基础上改良设计了一种球形-多模-细芯-球形传感结构。结果表明,单峰解调方式得到的球形-细芯-球形传感结构的磁场和温度灵敏度分别为-0.0967 nm/mT和0.0667 nm/℃; 改良之后的球形-多模-细芯-球形结构干涉效果好,且磁场和温度灵敏度分别为0.1267 nm/mT和-0.1213 nm/℃,具有低成本、高灵敏度、抗噪、应用性好等特点。该研究可为磁场和温度双参量传感设计提供参考。
光纤光学 光纤传感 磁流体 双参量测量 fiber optics optical fiber sensing magnetic fluids two-parameter measurement
华侨大学机电及自动化学院，福建 厦门 361021
针对传统聚焦评价方法难以适应显微样本复杂纹理表面及反射率不均的问题，提出了一种抗光照强度、抗反射率不均、亚微米精度的基于双模糊理论的显微图像聚焦评价方法（DB-FEM），并研究了人工模糊有效标准差的概念，通过理论和实验找寻了较优有效标准差的取值。DB-FEM主要通过分析采集图像和其人为模糊图像的特征差异程度实现聚焦判断。首先对采集的层扫图像进行人为模糊处理，然后通过局部方差计算图像和其模糊图像在空域边缘信息和图像Haar小波频域信息的差异度。差异度包括空域边缘、低频纹理和高频边缘。最后将所有差异度相乘，得到基于差异度的聚焦评价曲线。实验结果表明，DB-FEM在不同光照幅值、不同表面形貌复杂度条件下均具有优良的聚焦评价性能，优于现有的空域边缘和频域模态评价方法，在单焦面检测中具有更窄的半峰全宽，在双焦面检测中具有更好的分辨能力。在物镜的放大倍数为20、数值孔径为0.65的条件下，所提方法的轴向分辨率优于0.3 μm。
图像处理 聚焦评价方法 双模糊 差异度 局部方差 分辨能力 光学学报
2023, 43(10): 1010001
基于单层图案化石墨烯超材料在太赫兹波段实现了等离子诱导透明效应，利用耦合模式理论（CMT）分析了等离子诱导透明产生的机理，得到的理论结果与时域有限差分方法计算的结果高度一致。通过调节石墨烯费米能级对等离子诱导透明特性进行了动态调控，并实现了多模同步异步开关的设计，在2.16、3.01、3.84 THz三个频率处的振幅调制度分别为95.77%、83.42%、95.58%，消光比最高可达13.73 dB。对慢光效应的研究结果表明群折射率可达180。本研究为设计光电子器件提供方案和指导。
材料 表面等离子体 石墨烯 等离子诱导透明 电光开关
四川大学 电子信息学院, 四川 成都 610064
稀疏孔径光学成像系统有固定的填充因子和确定的传函特性。为提高系统成像性能, 增强其中频信息, 分析了变焦结构对离散稀疏孔径系统成像的影响, 推导了焦距、填充因子、调制传递函数(MTF)之间的关系式。设计了一个焦距为2857~4000mm范围内可变焦稀疏孔径成像系统。成像特性分析表明, 系统焦距变小, 填充因子随之增大, MTF截止频率减小, 但MTF中频响应增强。通过图像融合将大填充因子清晰的中频条纹信息用于补偿小填充因子缺失的中频信息, 仿真成像结果证明, 不同填充因子下得到的图像通过融合后可有效提高整体图像各频段的成像质量。
变焦系统 稀疏孔径成像 填充因子 调制传递函数 图像融合 zoom system sparse-aperture imaging filling factor modulation transfer function image fusion
华侨大学机电及自动化学院，福建 厦门 361021
温度是一种常见的物理量，对农业生产、工业制造、科学研究和人类生活能够产生巨大影响，因此温度检测具有重大意义。传统的电类温度传感器发展已较为成熟，但容易受到环境等因素的影响，尤其在高压和强电场磁场的恶劣条件下会产生温度检测精度降低及误差偏高等问题。光纤传感技术能够在恶劣环境下进行温度传感，可以弥补传统电类温度传感器易受环境影响的不足。而光纤荧光温度传感技术将光纤技术与荧光传感技术相结合，利用光纤进行传光并利用荧光物质对温度敏感的特性，进而实现在多种场合甚至恶劣环境下的温度检测，具有抗干扰性强、能实现远端探测和实时监测等优点。总结了掺杂法、化学修饰及物理沉积法、封装法、特种光纤填充法等主要的光纤荧光温度探针制备方法和荧光强度法、荧光强度比法、荧光寿命法、荧光发射峰位移法等常见的荧光测温信号处理方法，陈述分析了相关文献及现有成果，并对未来研究进行展望。
光纤 荧光 温度传感 探针制备 信号处理 激光与光电子学进展
2022, 59(15): 1516023
刘婷 1,3,4李耀威 1,3,4戴世勋 1,3,4王训四 1,3,4[ ... ]张培晴 1,3,4,*
1 宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室，浙江 宁波 315211
2 哈尔滨工程大学理学院，黑龙江 哈尔滨 150006
3 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
4 先进红外光电材料及器件浙江省工程研究中心，浙江 宁波 315211
中红外波段包含了极其重要的大气红外窗口和众多重要分子的指纹区，该波段的光源和光器件在光电对抗、环境监测、生物传感和医疗诊断等领域具有重要应用。作为全光纤化中红外激光的关键元件，中红外玻璃光纤光栅成为人们的研究热点。氟化物光纤光栅、硫系光纤光栅和碲酸盐光纤光栅是目前应用最广泛的中红外玻璃光纤光栅，本文分门别类地对这3种光纤光栅的性能特点、制备工艺、研究现状和应用领域等进行了全面系统的概述，并分析了目前中红外玻璃光纤光栅的优势和局限性，为进一步提升中红外光纤激光器的性能，拓展中红外光纤光栅的应用领域提供参考和借鉴。
材料 中红外波段 光纤光栅 光纤光栅制备 光纤激光器 传感应用 激光与光电子学进展
2022, 59(15): 1516015
华侨大学 机电及自动化学院, 福建 厦门 361021
彩色共聚焦测量技术因无需轴向扫描，测量精度和测量效率高等优点，被广泛应用于工业领域，如高度测量和透明材料厚度检测等。然而，常见的彩色共聚焦系统多为同轴照明结构，即照明光轴和成像光轴都垂直于被测试样，系统的信噪比和光能利用率大大降低。现有的斜照明系统成像面光点漂移量较大，测量精度和应用范围受限。为此，本文提出一种改进的斜照明式彩色共聚焦测量方法，将现有斜照明系统的“V字形”结构调整为“三轴结构”，通过增加调节支路限制光点的漂移；同时，利用面阵彩色相机作为光电接收器件，结合颜色转换算法通过光点颜色得到所需高度值。本文先进行标定实验确定本装置的测量范围及精度；再依次以自制台阶和透明材料作为测量对象，得到相应的被测值。同时，为了验证改进后的系统性能，在相同条件下利用“V字型”系统进行对比实验。实验结果表明，该系统的轴向测量范围为350 μm，重复性优于1.69，轴向测量精度可达到微米级，且该系统具有良好的透明材料厚度测量能力。通过对比试验可以验证，系统对于光点漂移具有良好的抑制效果，且抑制后系统的测量准确度有明显提升。
彩色共聚焦 斜照明 三轴结构 透明材料 chromatic confocal inclined illumination triaxial structure transparent specimen 红外与激光工程
2021, 50(12): 20210189
