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Abstract
Key Laboratory of Specialty Optics and Optical Access Networks, Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, Shanghai University, Shanghai 200444, China
In this paper, we demonstrate a high-sensitivity and real-time heterodyne coherent optical transceiver for intraplane satellite communication, without digital-to-analog converter (DAC) devices and an optical phase lock loop (OPLL). Based on the scheme, a real-time sensitivity of -49 dBm is achieved at 5 Gbps QPSK. Because DAC is not needed at the transmitter, as well as OPLL at the receiver, this reduces the system cost. Furthermore, the least required Rx ADC bit-width is also discussed. Through theoretical analysis and experimental results, our cost-effective transceiver satisfies the scenario and could be a promising component for future application.
real-time coherent transceiver heterodyning intraplane satellite optical communication Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 030601
1 西安电子科技大学光电工程学院，陕西 西安 710071
2 西安电子科技大学杭州研究院，浙江 杭州 311231
针对场景偏振三维成像中光照不均匀、色彩、材料复杂和大视场下观测方向变化等原因造成的偏振法线梯度不准确和真实三维信息获取困难的问题，提出一种基于方向感知卷积神经网络的场景偏振三维成像新方法。首先，搭建具有方向感知能力的场景深度估计网络结构；其次，利用卷积神经网络所估计的场景深度对偏振法线梯度进行校正；最后，利用校正后的梯度通过基于梯度的积分算法进行三维重建。实验结果表明，所提方法解决了偏振固有的方位角模糊，提高了在光照不均匀、大视场范围场景条件下获取的法线梯度的准确性，最终在恢复场景真实三维形状的同时保留了丰富的纹理细节信息。实验结果证明了所提技术的有效性与优越性。
偏振三维成像 深度估计 梯度场校正 神经网络 激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211029
1 南京航空航天大学 电磁频谱空间认知动态系统工业和信息化部重点实验室，江苏 南京 211106
2 南京电子器件研究所，江苏 南京 210016
3 东南大学 毫米波国家重点实验室，江苏 南京 210096
针对太赫兹波段固态大功率应用需求，基于氮化镓功率放大器单片集成电路（Monolithic Microwave Integrated Circuit，MMIC），采用功率合成技术实现了太赫兹波段瓦级功率输出。通过太赫兹波段微带/波导转换结构和键合金丝补偿技术，结合E面T型结二路合成功率分配/合成器，将两片MMIC封装成最大输出功率为160 mW的功率单元模块。在此基础上，采用八路E面合成器设计了频率覆盖180～238 GHz的十六路功率合成放大器。在漏极电压为+10 V时，带内输出功率大于300 mW，189 GHz输出功率达到了1.03 W。
太赫兹 金丝补偿 氮化镓 功率分配/合成器 THz gold wire compensation GaN power splitter/combiner
湖北汽车工业学院 机械工程学院, 湖北 十堰 442002
基于变形条纹图分析的非接触三维光学测量中, 从采集的变形条纹图中提取相位分布, 进而获得被测形状的面信息, 但是测量中获取的条纹图含有噪声,影响了提取相位信息的精度。为了更好更快的去除条纹图中的噪声, 提出了一种改进U-net神经网络的深度学习滤波算法, 在图像去噪领域, U-net获取的浅层特征较少, 所提算法在U-net的卷积层中含有1×1的平行卷积分支, 获取多尺度特征信息, 分别添加1、2、3个1×1平行卷积分支进行实验。实验采用含有高密度区域的条纹图, 并与目前最新的深度学习条纹图去噪算法对比, 去噪效果提升0.9%, 去噪效率提升41.7%, 训练时间减少30.8%。
光学测量 条纹图去噪 U-net神经网络 深度学习 optical measurement fringe pattern denoising U-net neural networks deep learning
中国人民解放军 战略支援部队信息工程大学，郑州 450001
设计了一种高选择性可调带通与带阻可切换微带滤波器。在微带谐振器及枝节末端加载变容二极管实现中心频率的可调；在输入与输出端口馈线之间，利用PIN二极管实现滤波器阻带和通带特性的切换。采用奇偶模的方法对滤波器结构进行分析，通过对奇偶模频率的调节实现了频率调节过程中的恒定绝对带宽。同时，在输入与输出馈线间引入源与负载耦合，使得频带两侧各有一个传输零点，且传输零点在整个频率调谐范围内相对位置几乎不变。因此，在整个频率调节范围内，滤波器实现了高选择性及良好的带外抑制能力。最终设计出的可调带阻滤波器的频率调谐范围为5.58～5.89 GHz，绝对带宽80 MHz±5 MHz，阻带衰减优于14 dB；可调带通滤波器的频率调谐范围为5.42～5.79 GHz，绝对带宽120 MHz±5 MHz，插入损耗1.69～2.25 dB，回波损耗优于13 dB。同时，该滤波器具有0.28λg×0.62λg（λg是可调频率范围中心频率的波长）的紧凑结构尺寸。实验和仿真结果一致性较好。
带阻滤波器 带通滤波器 可切换性 可调滤波器 绝对带宽恒定 bandstop filter bandpass filter switchability tunable filter constant absolute bandwidth 强激光与粒子束
2021, 33(4): 043001
强激光与粒子束
2021, 33(2): 023006
上海大学 特种光纤与光接入网重点实验室，上海 200072
复杂的水下环境造成了水下光信号的质量下降，为提升水下无线光通信系统信号信噪比，结合深度神经网络提出了一种信噪比改善方法，该方法通过信号频谱有效抑制了信号噪声。实验结果表明：针对1 m传输距离的水下无线光通信16阶正交振幅调制-正交频分复用（16QAM-OFDM）信号，该方法可以实现约17 dB的信噪比提升同时误码率降低至1.709×10-3，可应用于水下无线光通信系统中提升传输性能，且具备一定的泛化能力。
水下无线光通信 信噪比改善 深度学习 正交频分复用 underwater free space optical communication signal to noise ratio improvement deep learning orthogonal freque-ncy division multiplexing
强激光与粒子束
2020, 32(3): 033001
1 北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光电子技术研究所, 北京 100044
为了探究泵浦功率对不同浓度敏化剂离子掺杂的上转换材料发光特性的影响, 采用溶剂热法, 成功制备了不同浓度敏化剂Yb3+掺杂的NaYF4∶Yb3+, Er3+上转换纳米颗粒。 首先对这种纳米晶体的结构和形貌进行了详细的分析, 使用X射线粉末衍射仪和透射电子显微镜测试了制备的纳米晶体的结构和形貌。 表征结果证明了制备的纳米颗粒均为结晶性良好、 形状规则的六方相纳米晶体, 随着Yb3+掺杂浓度的提高, 纳米晶体的粒径有所增加。 在此基础上, 通过控制泵浦功率对不同浓度敏化剂Yb3+掺杂的NaYF4∶Yb3+, Er3+上转换纳米颗粒在980 nm激发光下的光致发光特性做了详细的研究。 对于不同浓度敏化剂掺杂的样品, 随着泵浦功率的提高, 上转换发光的强度增强, 这可以归因于高泵浦功率促进材料对激发光的吸收。 上转换发光的红绿比也得到了提高, 值得注意的是, 在不同浓度敏化剂Yb3+掺杂的样品中, 发光的红绿比改变的程度和可调谐的范围有所不同。 为了深入的了解上转换发光机制, 对不同浓度样品中可能发生的电子能量传递机制进行了讨论并提出假设, 认为上转换发光过程中, 不同浓度样品中红绿比变化程度的不同是发光离子组合之间的平均距离和包括多声子弛豫、 交叉弛豫和反向能量传递的非弛豫过程的综合作用。 在低浓度敏化剂掺杂的样品中, 由于掺杂浓度导致Yb3+和Er3+之间的平均距离较大, 反向能量传递过程比较微弱。 在非弛豫过程中, 发生在同一发光中心Er3+上的多声子弛豫和相邻发光中心Er3+之间的交叉弛豫为主要过程。 随着泵浦功率的提高, 高能级的布居速率增加减弱了非辐射弛豫对发光的影响, 材料的红绿比只有微弱的提高, 绿光是上转换发光中的主要成分。 随着掺杂浓度的提高, 敏化剂离子Yb3+和激活剂离子Er3+之间的平均间距减小, 反向能量传递过程得到增强, 成为非辐射弛豫过程中的主要部分。 由于泵浦功率增强而提高的高能级对上转换发光的贡献, 通过相邻敏化剂和激活剂离子之间的反向能量传递过程得到迅速的衰减, 使红光成为上转换发光中的主要成分。 在980 nm的近红外光激发下, 在不同浓度Yb3+掺杂的样品中存在不同侧重的非辐射弛豫过程, 由于多声子弛豫、 交叉弛豫和反向能量传递共同作用, 红绿比随着泵浦功率提高而增加。 这种发光特性不但使得我们得到红光性能更好的上转换荧光材料, 而且可以通过测定材料的红绿比来判定材料的掺杂浓度。 经过进一步的设计和修饰, 这种纳米材料很有潜力作为一种多功能光动力治疗纳米平台在生物检测领域中得到应用。 不同浓度样品中可能发生的电子能量转移过程的提出, 有利于对上转换发光机理的了解和稀土发光离子组合的设计和优化。
上转换发光 敏化剂掺杂 NaYF4∶Yb3+ NaYF4∶Yb3+ Er3+ Er3+ UCNPs Sensitizer-doped 光谱学与光谱分析
2019, 39(5): 1406
1 上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444
2 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室, 上海 200444
提出一个基于光子灯笼的正交频分复用(OFDM)/模分复用多模光纤传输系统,利用2个模式选择性光子灯笼分别作为模式复用与解复用器,选取LP01模与LP11b模式作为发送信道,利用自适应比特加载OFDM调制方式在50 m长的OM4多模光纤上实现了7.2 Gb/s的传输。实验结果表明,调整2路信号的偏振态,当LP01端的入射光功率比LP11b端的入射光功率低4 dB左右时,可以保证2路信号在接收端的光功率一致。当2路信号的接收光功率均低至-13 dBm时,2路信号的误码率分别为1.3×10
-3与3.2×10
-3,均低于硬判决前向纠错(HD-FEC)门限。该系统为低成本、短距离以及大容量的数据传输场景提供了解决方案。
光纤通信 模分复用 光子灯笼 多模光纤 正交频分复用 比特加载
