多功能高集成化全光纤器件促进了纤上实验室技术（Lab on fiber）的发展。制造阶段的快速进步为多功能即插即用光纤平台开辟了新的途径，研究人员致力于探索和优化纤上实验室器件制备技术以展示纤上实验室元件在许多应用场景中的潜力。回顾了纤上实验室传感技术的分类并对纤端微纳结构的制备工艺进行了总结，包括物理和化学加工方法，随后讨论了基于纤端超表面的纤上实验室器件制备技术的研究进展以及技术发展过程中存在的难点和要点，阐明了构建多功能高集成度多应用场景的纤上实验室传感器件的策略。纤上实验室技术已经取得了显著的成果，这表明多功能高集成化全光纤器件未来能够在物理和生化参数监测、微粒捕获及光场调控等众多场景中发挥核心作用。
光纤传感 超表面 纤上实验室技术 纳米制造 fiber-optic sensing metasurface lab on fiber nano fabrication 光学 精密工程
2022, 30(15): 1802
1 燕京理工学院 (原北京化工大学北方学院), 河北廊坊 065201
2 北京世维通科技发展有限公司, 河北廊坊 065201
针对高精度测量的要求, 探索性地提出了一种多峰值反射率拟合的解调新方法。讨论了 Levenberg-Marquardt算法在边波带峰值反射率拟合中的应用。根据光纤布拉格光栅对多波长光源的反射作用, 研究光栅反射中心波长与各阶光边波带峰值反射率之间的关系模型, 利用 Lebenberg-Marquardt算法对光栅反射光谱进行特征提取得到特征参量表征传感信息。初步实验证明了该高精度解调方案的有效性和可行性, 并分别获得了 0.1℃的温度分辨率和0.5 με的应变分辨率, 对高精度光栅传感系统的研制具有一定的供参考价值。
光栅传感 高精度解调 非线性回归分析 Levenberg-Marquardt算法 grating sensing high precision demodulation nonlinear regression analysis Levenberg-Marquardt algorithm
1 安徽理工大学 材料科学与工程学院，安徽 淮南 232001
2 中国建材国际工程集团有限公司，浮法玻璃新技术国家重点实验室，安徽 蚌埠 233018
以N2为掺杂源，通过改变O2∶N2比，利用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了具有［002］择优取向的N掺杂ZnO薄膜，研究了ZnO薄膜的光致发光谱随着N掺入量的不同而变化的规律.结果表明，薄膜主衍射峰为402 nm处的发光峰;由于N掺杂量的不同，有的薄膜在445 nm和524 nm处也有发光发存在，但随着薄膜N含量的不同，其发光峰强度明显不同，其峰位也发生了相应的红移或者蓝移.当O2∶N2为10∶15时，制备的薄膜N掺杂量最大，光学性能最好，此工艺为研究ZnO薄膜的缺陷类型及导电类型提供了重要的研究参考.
氮掺杂 磁控溅射 光致发光谱 受主杂质 蓝移 N-doped Magnetron sputtering Photoluminescence Acceptor impurity Blue shift
燕山大学信息科学与工程学院， 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室， 河北 秦皇岛066004
提出了一种将Particle Swarm Optimization (PSO)算法和Levenberg-Marquardt(LM)算法按概率混合优化的新算法， 将其用于Pseudo-Voigt型布里渊散射谱以提高其拟合度和频移提取精度。新算法以PSO算法为主框架， 首先用PSO算法进行全局搜索， 在优化一定次数后每次优化随机产生一个概率rand（0,1）， 若rand（0,1）小于或等于事先设定的概率P， 则把PSO算法得到的最优解作为LM算法的初值进行局部深度搜索， 将LM算法得到的最优解替换先前PSO算法的最优解，继续使用PSO算法进行全局搜索； 若rand（0,1）大于P则仍然用PSO算法搜索， 等待下一次优化产生随机概率rand（0,1）进行判断， 交替使用两种算法直至获得理想的全局最优解。 仿真分析和实验表明， 新算法克服了单一算法的缺点， 提高了布里渊散射谱的拟合度和频移提取的精度， 充分证明了新算法的实用性和可行性。
布里渊散射谱 PSO算法 Levenberg-Marquardt算法 分布式光纤传感 Brillouin scattering spectrum Particle swarm algorithm Levenberg-Marquardt algorithm Distributed optical fiber sensing
1 燕山大学信息科学与工程学院， 河北 秦皇岛 066004
2 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室， 河北 秦皇岛 066004
在基于布里渊散射的分布式光纤传感系统中，沿途光电检测信号信噪比(SNR)过低为被测量的信息反演带来困难。针对高精度解调传感布里渊散射谱的布里渊频偏量的需求，提出了一种利用粒子群优化(PSO)和拉凡格氏(L-M)混合优化算法对传感散射谱进行特征提取的方法。利用PSO算法粗调得到一组全局最优解，再以全局最优解作为L-M算法的初值，最终将L-M算法的运算结果作为结果输出。它克服了PSO算法过早收敛于局部极值和L-M算法依赖初值的问题，保证了求解的速度和精度。数值分析表明，新算法适合对不同权重比、不同线宽和低SNR、大测量范围情况下的散射谱进行参数估计，并且在SNR为10 dB的情况下得到的绝对误差仅为2.18838 MHz，优于其他两种算法。实验研究表明新算法适用于多种脉宽状况下的布里渊散射谱的特征提取，并可有效提高预测精度。
光谱学 布里渊散射谱 粒子群优化算法 拉凡格氏算法 分布式光纤传感
燕山大学信息科学与工程学院, 河北 秦皇岛 066004
基于布里渊效应的分布式光纤传感器以其可在沿光纤中同时获得被测量场时间和空间上的连续分布信息，成为当前国际的研究热点。根据光纤中布里渊散射谱的传输特点和高精度特征提取的要求，提出了利用莱文伯马夸特(L-M)算法调节权值的径向基函数神经网络(RBFN)对布里渊散射谱进行特征提取。通过与反向传播(BP)神经网络、五次多项式曲线拟合法和三次样条插值法进行预测比较，在中心频率为11.213 GHz，权重比为4∶1的仿真散射谱模型中，本方法相对误差最小，仅0.0015179%，温度相对误差仅为0.152 ℃，且拟合度较好。在不同脉宽和不同温度下的同一检测系统中，前者的综合评价指标优于其他三种拟合方法。数值分析和实验研究均表明径向基函数神经网络适用于对布里渊散射谱进行拟合，有效提高了预测精度。
光纤光学 布里渊散射谱 径向基函数神经网络 拟合 分布式光纤传感器
燕山大学 信息科学与工程学院，河北 秦皇岛 066004
随着对光纤通信容量需求的不断增长，DWDM 系统和L 波段光器件成为当今研究的热点，多波长光源作为重要的有源器件倍受青睐。本文研究了基于Mach-Zehnder 结构的电光强度调制器的理论模型，利用公式仿真得到在一定微波功率调制下强度调制器输出的扩频光谱。实验研究了M-Z 结构的集成电光波导强度调制器光波长1550 nm 处10 GHz、15 GHz、20 GHz 扩频的实现，对理论分析所得的输出光谱与实际系统的输出光谱进行比较，发现谱线情况较一致。在调制频率10 GHz，调制深度C=1.39，V=2.98 V 时，输出光谱中可清楚观察到正负三阶等频率间隔的边波带，尤其是一阶边波带与中心波长峰值功率几乎相等，可实现三路光源等功率输出。
密集波分复用技术 多波长光源 光谱扩频 电光强度调制器 dense wavelength division multiplexing multi-wavelength optical source optical spectrum broadening electro-optic intensity modulator
内燃机中最关键的过程是燃烧。燃烧是在燃料重复喷射时发生的，每次持续大约二千分之一秒。内燃机的特性，即把燃料转换成有用功的效能，主要在这短暂的时间内决定。
