光子学报
2023, 52(11): 1122001
1 北京信息科技大学信息与通信工程学院信息与通信系统信息产业部重点实验室，北京 100101
2 北京信息科技大学信息与通信工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室，北京 100101
3 北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，北京 100871
硅基调制器具有体积小、功耗低、易集成等优势，但相较于铌酸锂调制器，线性度通常较差，从而限制了其在光载无线等通信系统中的性能。提出一种增强型最大比例混合接收机（EMRC-Rx），用以补偿硅基调制器对无源光接入网络带来的性能下降缺点。EMRC-Rx综合利用直接检测机（DD-Rx）和轻相干检测机（Lite CO-Rx）的优势，借助两种接收方式的最大信噪比占比，可以显著提升接收机的灵敏度，进而解决硅基调制器低线性度导致的系统性能下降问题。实验结果表明，当误码率高于KP4-FEC阈值1.0×10-4时，相较于DD-Rx和Lite CO-Rx，EMRC-Rx的接收灵敏度分别提升5.5 dB和8.8 dB，误差矢量幅度（EVM）分别提升32.5%和41.1%，系统性能明显得到改善。通过进一步与铌酸锂调制器进行对比发现，相比采用铌酸锂调制器的Lite CO-Rx和DD-Rx，基于硅基调制器的EMRC-Rx的接收灵敏度分别提升3.5 dB和7.9 dB，且可取得与铌酸锂调制器中MRC-Rx接近的系统性能，验证了EMRC-Rx对硅基调制器低线性度带入的性能劣化的补偿效果。本工作对在5G时代利用硅基调制器构建高可靠、低成本的光子集成接入网具有指导意义。
硅基调制器 直接检测 轻相干检测 无源光接入网 调制器线性度 光学学报
2023, 43(23): 2312002
光子学报
2022, 51(11): 1130002
1 中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
3 烟台大学光电信息科学技术学院，山东 烟台 264003
多普勒差分干涉仪基于一种新型中高层大气风场探测系统，通过计算干涉图相位变化量反演观测目标源光谱的多普勒频移，实现大气风场测量。基准相位作为确定风场多普勒频移量的必要参数，其稳定性是保证风速测量精度的核心指标之一。针对非对称量相位漂移、相位斜率漂移和干涉图相位漂移这三项影响干涉仪基准相位的因素开展研究，基于多普勒差分干涉原理对其相位热漂移开展了理论分析，提出了各项因素相位漂移量的分离测试方法，并基于近红外多普勒差分干涉仪开展了实验测试。环境温度波动为0.27 ℃时，相位斜率变化量为670 mrad/m，干涉图相位漂移波动范围为8.9 mrad；修正干涉图相位漂移后，非对称量相位漂移约为4.7 mrad，均方根为0.98 mrad，等效风速测量误差为0.81 m/s。通过温度拉偏实验，得到非对称量相位漂移随温度的变化率为-493 mrad/℃的结论。
大气光学 中高层大气风场探测 多普勒差分干涉仪 相位稳定性 测试与分析 光学学报
2022, 42(18): 1801003
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of All Optical Network and Advanced Telecommunication Network, Ministry of Education, Institute of Lightwave Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
2 School of Information and Communication Engineering, Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100101, China
An approach to generate high-speed and wideband frequency shift keying (FSK) signals based on carrier phase-shifted double sideband (CPS-DSB) modulation is proposed and experimentally validated. The core part of the scheme is a pair of cascaded polarization-sensitive LiNbO3 Mach–Zehnder modulators and phase modulators, whose polarization directions of the principal axes are mutually orthogonal to each other. A proof-of-concept experiment is carried out, where a 0.5 Gb/s FSK signal with the carrier frequencies of 4 and 8 GHz and a 1 Gb/s FSK signal with the carrier frequencies of 8 and 16 GHz are generated successfully.
microwave photonics frequency shift keying polarization-sensitive modulator microwave signals generation carrier phase-shifted double sideband modulation Chinese Optics Letters
2021, 19(10): 103901
1 中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
侧摆扩视场型干涉光谱成像仪通过在光学系统前增加侧摆反射镜来实现视场扩展的功能,然而增加侧摆反射镜会使得不同视场不同通道的光线交错分布,无法使用传统消杂光设计,给杂散光抑制带来困难。针对此类型光学系统提出了一个消杂光设计方法。当侧摆反射镜位于0°、15°、-15°视场位置时,对可见近红外系统和短波红外系统进行了点源透过率(PST)仿真分析。分析结果表明,对于所有侧摆反射镜位置,在视场外0.5°位置处空间视场方向和光谱视场方向的PST可降低至10 -3。基于观测模式,对高光谱成像仪在轨工作时的信号源与杂光源进行分析。基于PST仿真结果,对杂光源在焦平面处产生的杂光能量进行研究,并分析了高光谱成像仪的信杂比,侧摆反射镜位于0°视场位置时可见近红外系统的信杂比为0.1%,短波红外系统的信杂比为0.6%。结果表明,所提的杂散光抑制措施有效,满足星载高光谱仪对杂散光的技术要求。
散射 杂散光分析 点源透过率 信杂比 干涉光谱成像仪 光学学报
2021, 41(10): 1029001
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了降低多波段全天空成像仪的复杂度和研制成本, 提出了一种免调焦、高鲁棒性的多波段全天空成像光学系统方案.采用像方远心鱼眼镜头加物方远心像方准远心的有限共轭距成像镜组成二次成像系统, 货架级的窄带滤光片置于一次像面处, 使用H-FK61和KF2两种玻璃实现全系统复消色差.设计结果表明：系统F数为2.8, 波段范围427.8~865 nm, 色焦移小于0.048 mm, 系统8个观测通道的光学传递函数都在0.46以上, 满足使用要求, 且滤光片公差容限非常宽松, 面形公差PV≤λ/2、折射率公差±0.003、厚度公差±0.05, 货架级产品即可满足使用要求.相比传统方案, 该系统省去了探测器调焦机构、且不需要使用定制的窄带滤光片, 达到了简化系统降低成本的目的.
光学设计 全天空成像仪 气辉 复消色差 Optical design All sky imager Airglow Apochromatic
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了保证星载测风多普勒差分干涉仪的力学稳定性和热稳定性, 设计了一种低热传导微应力装夹支撑结构, 采用胶合与弹性压紧相结合的方法对干涉仪进行安装.首先, 结合多普勒差分干涉仪的结构特点和稳定性要求, 采用四点环形凸台的粘接形式对底座粘接面进行了优化设计, 并与已有的网格化多点凸台粘接面形式进行对比.然后, 针对随机振动条件下干涉仪与底座粘接面响应应力过大的问题, 设计了施加预紧力的压盖结构来提高粘接可靠性.最后, 对干涉仪组件进行了有限元仿真和环境振动试验, 分析和验证了干涉仪组件的低热传导性和力学可靠性.结果表明, 所设计的四点环形凸台粘接形式相较于已有粘接形式在相同条件下由底座导入光学组件的热量减少了63.54%, 随机振动时粘接面最大响应应力为2 MPa, 干涉仪组件的模态频率均在1 900 Hz以上; 有限元仿真与试验结果的相对误差均在8.6%以内.基于四点环形凸台面粘接并施加预紧力的干涉仪组件具有低热传导、高力学可靠性的特点, 结构设计合理, 性能可靠.
稳定性 面形精度 粘接面 结构设计 模态分析 随机振动 Stability Surface figure Bonding surface Structural design Modal analysis Random vibration
中国科学院西安光学精密机械研究所中国科学院光谱成像技术重点实验室, 西安 710119
一般将电磁波完美吸收体简称为完美吸收体, 它可用于很多行业。用有限时域差分法研究了一种可以在近红外波段工作的完美吸收体。模拟结果表明, 这种完美吸收体可以实现98%的单峰1400 nm左右宽谱吸收, 或者可以实现90%以上的1320 nm和1640 nm波长的双峰吸收效率。通过调节共振腔结构的大小可以调节吸收波长和吸收宽度。电磁波完美吸收体是一种背靠背双共振腔模式的完美吸收体, 有非常广泛的应用前景。
完美吸收体 共振腔 时域有限差分 perfect absorber resonance cavity finite-different time-domain
