上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
针对传统固态激光雷达中光束快速扫描控制响应速度和电压控制精度较低的问题，提出了一种基于透镜辅助光束扫描(LABS)技术和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的固态激光雷达测距系统。该系统采用收发一体的结构，系统中的LABS器件由1×16光开关芯片、4×4光纤阵列和透镜组成。根据LABS方案每一级只有一个光开关处于工作状态的特点，通过选择不同的发射器，将光束照亮到透镜的不同位置来实现光束的转向。光束扫描采用FPGA结合外部选通电路进行控制的方式，通过输出电压控制4级马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型光开关工作，实现光束的快速切换。实验结果表明，该系统光束转向角度步长为0.35°，最大测距范围可达200 m，9.2 m内的测距误差约为1 cm。
光束扫描 现场可编程逻辑门阵列 激光雷达 光开关 beam steering, field programmable gate array, lida
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
绝缘体上掺铒铌酸锂（Er∶LNOI）因其可以提供高增益而备受关注。对Er∶LNOI波导放大器完成了建模，并建立了对应的能级速率方程。利用该模型对Er∶LNOI波导的增益性能进行了仿真，并与实验进行了对比。当信号波长为1531.5 nm和1550.0 nm时，研究了放大器在980 nm和1484 nm泵浦波长下的净增益，并且通过实验和仿真比较了不同信号功率和泵浦功率下的波导增益。除此之外，还研究了波导长度对放大器增益的影响。
光学器件 波导 放大器 绝缘体上掺铒铌酸锂 净增益 光学学报
2022, 42(13): 1323002
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
基于单片集成收发芯片搭建了一个透镜辅助光束扫描的激光雷达系统。基于硅基集成技术设计了一个单片集成收发芯片,片上集成了一个1×4的光开关以及2×2的收发器阵列。收发器由中间的一个光栅发射器以及周围的U形光电探测器构成。实验证明,光开关具有5.4 μs左右的响应时间,收发器具有0.3 A/W的光电流响应。结合研制的具有300 ns响应时间的扫描电控装置,搭建了调频连续波激光雷达系统,并在1 m范围内进行了测距实验。
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)电控实现快速扫描的透镜辅助的二维光束扫描和测距装置。利用二叉树结构的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)光开关,结合FPGA逐级切换和脉冲宽度调制(PWM)技术,实现了具有16个自由切换扫描角度、19.5 m测距距离和2 cm测距误差的激光雷达原理系统。这项工作展现了FPGA电控在透镜辅助光束扫描技术中的高效控制方式,选取的电控方案对N路光束发射(即N个光束扫描角度)只需要log N路PWM波形输出。相比于典型的光相控阵(OPA)技术中N路光束发射需要N个数模转换器(DAC)的电控方案,即控制复杂度为O(N),本方案极大地降低了控制复杂度(O(log N))和系统成本,因此有望对基于集成光束扫描技术的激光雷达系统的真正应用提供参考。
激光雷达 现场可编程逻辑门阵列 透镜 光开关 二维扫描 光学学报
2021, 41(11): 1101001
Author Affiliations
Abstract
Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Department of Electronic Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
By controlling the wavelength and power of multiple light sources, we have realized a highly flexible Nyquist pulse generation scheme, in which the pulse repetition frequency, pulse multiplication factor, waveform envelope shape, and duty cycle are all tunable. By modulating the 3.2 GHz RF signal, we experimentally generated Nyquist pulses with repetition rates of 6.4 GHz and 9.6 GHz, a rectangular wave with a duty cycle of 0.26, and a sawtooth wave with a duty cycle of 0.52.
optical frequency combs Nyquist pulse multi-wavelength Chinese Optics Letters
2020, 18(7): 070001
Author Affiliations
Abstract
Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Department of Electronic Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
All-optical light control plays an important role in optical signal processing and communications. In this Letter, we demonstrate an all-optical inverter using carbon nanotube (CNT)-polyvinyl alcohol (PVA) thin film and obtain a long-time stable output due to the environmental insensitivity of the device. The thermo-optic effect in the CNT-PVA thin film generates a thermal lens and modifies the beam propagation in the thin film. The obtained all-optical inverter has a front (trailing) time constant of ～55 μs (44 μs) for 1550 nm signal pulses and ～7 kHz response bandwidth.
all-optical inverter low dimensional material thermo-optic effect Chinese Optics Letters
2020, 18(6): 060603
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
提出了一种基于激光光斑畸变和卷积神经网络(CNN)的光路气流扰动研究方案。利用CNN对激光光束在空间传播中受到气流扰动后的光斑畸变进行学习,得到光束传播路径上的气流扰动情况。实验表明,训练得到的评估参数与由风速仪测得的光路中的气流扰动(风速)具有强相关性。本方案提供了一种短距离、快速、低成本的气流扰动分析手段。
大气光学 空间光学 气流扰动 卷积神经网络 深度学习
1 大同煤炭职业技术学院建筑工程系, 山西 大同 037003
2 石家庄铁路职业技术学院测绘工程系, 河北 石家庄 050041
3 中国矿业大学环境与测绘学院, 江苏 徐州 221116
提出了一种基于k均值(k-means)聚类的点云精简方法。与包围盒法相比,在压缩率近似相同的条件下,k-means聚类方法能较好地保留细节特征,与原始数据的稠密稀疏分布更加一致,所建模型表面更光滑。
图像处理 点云精简 k均值聚类 曲面拟合 均方根曲率 压缩率 激光与光电子学进展
2019, 56(9): 091002
上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
全光调制器在全光信号处理和通信等全光应用中起着重要的作用。主要研究了基于MoS2-PVA薄膜实现的全光调制器。此外, 也验证了WSe2-PVA薄膜也可实现全光调制。该器件利用热光效应, 结合偏振干涉实现了全光调制, 得到了长时间稳定输出的调制信号。将980 nm的脉冲信号作为控制光, MoS2或WSe2吸收光产生热量, 使薄膜的折射率发生改变, 从而改变1 550 nm信号光的偏振态, 实现980 nm控制光对1 550 nm光的调制。得到的MoS2-PVA薄膜全光调制器的上升沿时间为526 μs。
全光器件 非线性光学材料 光开关器件 相位调制 all-optical devices nonlinear optical materials optical switching devices phase modulation 红外与激光工程
2019, 48(1): 0103003
