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 中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆 400060
2 重庆大学 新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室，重庆 400044
通讯系统传输效率的提升对滤波器带宽的要求越来越高，如果使用常规声表面波(SAW)滤波器设计技术，则将面临损耗大或带宽达不到要求的问题。该文根据系列宽带SAW滤波器产品开发结果，总结了采用特殊技术用LiTaO3压电基片实现相对带宽8%以上的宽带SAW滤波器设计方法，其包括利用外围电感、电容增加SAW谐振器的谐振频率和反谐振频率的间隔，提高阻抗元滤波器带宽；利用多模式纵向耦合谐振滤波器结构增加滤波器带宽；利用双通带滤波器并联结构获得大带宽滤波器。上述方法各有优缺点，其均能获得约为9%的带宽。
钽酸锂 声表面波 大带宽 滤波器 LiTaO3 SAW wide bandwidth filter
1 重庆大学 新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室，重庆 400044
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆 400060
针对基于钽酸锂压电基底的小尺寸边缘反射型声表面波(SAW）滤波器，该文采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件对该SAW滤波器进行建模仿真，并进行了固体力学和静电学物理场的有限元仿真分析。同时讨论了电极材料、电极厚度对其导纳曲线谐振频率和反谐振频率的影响，证明了电极厚度能够影响器件导纳曲线的寄生谐振，且选定导纳曲线中寄生谐振最弱时的厚度为该电极的最佳厚度。最后选用厚度为1.6 μm的Al作为该小尺寸SAW滤波器的电极，并对不同基片端面位置下的传输响应进行仿真分析。常规的二维FEM仿真结果表明，当基片边缘端面距叉指换能器(IDT)边缘为0时，器件的中心频率为126.35 MHz，插入损耗为-2.57 dB，-3 dB带宽为3.3 MHz。该仿真结果与经COM模型模拟获得的响应结果具有较高的匹配度，从理论仿真角度进一步证明了大介电常数基片端面反射可以等效为一个强反射的反射条。
声表面波 有限元仿真 边缘反射 滤波器 surface acoustic wave finite element simulation edge reflection filter COMSOL Multiphysics COMSOL Multiphysics
1 重庆大学 新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室，重庆 400060
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆 400060
该文分别开发了两种基于AlN压电材料和原子数分数为10%的Sc掺杂AlN压电材料的薄膜叠层异质谐振器。通过有限元仿真和实验对比分析了器件的频率温度性能和Sc掺杂对谐振器声激励的影响。结果表明，Sc掺杂可能会影响压电薄膜叠层谐振器所激励声波的谐振频率、机电耦合系数和对应的频率温度系数(TCF)，且对所激励声波的正反谐振点的TCF影响不同。此研究在传感及滤波器件领域极具应用潜力。
谐振器 声波激励 氮化铝钪 温度稳定性 机电耦合系数 resonator acoustic excitation ScAlN temperature stability electromechanical coupling coefficient
1 重庆大学 新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室，重庆 400044
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆 400060
随着5G通信技术的发展，通信频段的演进对于声学滤波器的性能指标、封装尺寸、集成度等要求越来越高。但在小尺寸的声表面波双工器中，隔离度指标是设计中的一个难点。该文针对如何提高双工器隔离度指标展开研究。基于耦合模模型与电磁仿真模型建立了双工器的仿真模型。通过采用拓扑结构的改进、共地电感与封装外壳的改进等方法，最终实现了在发射端(Tx)隔离度为-60.5 dB，接收端(Rx)隔离度为-50 dB，且具有小插入损耗特征的Band 5双工器设计，较之未改进前的双工器，其隔离度有明显改善。
声表面波 双工器 高隔离度 耦合模模型 电磁仿真 surface acoustic wave duplexer high isolation Coupling-of-Modes model electromagnetic simulation
重庆大学 新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室, 重庆 400044
声表面波压力传感器因具有无源无线、高精度可编码、易于多参数传感集成等优点, 被广泛应用于各种极端环境下的压力测量。该文首先介绍了声表面波压力传感器的工作原理及其技术优势, 然后分别介绍了声表面波压力传感器在高温和高压环境下的发展现状, 并讨论了该类器件的设计难点及未来发展趋势。
高温 高压 声表面波 压力传感器 high temperature high pressure surface acoustic wave pressure sensors
重庆大学 新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室, 重庆 400044
为了声表面波(SAW)器件设计的便捷和准确, 该文利用耦合模(COM)模型在FEMSDA软件基础上添加了Mo、Pt、Ir 3种金属电极的材料参数, 同时将硅酸镓镧(LGS)的材料参数随温度变化的关系式一起加入软件, 以(0°,138.6°,26.7°)LGS压电基片为目标, 建立了在700 K下不同金属、相对膜厚及占空比条件下的COM色散参数数据库。
硅酸镓镧（LGS） 耦合模(COM)模型 高温 色散参数 数据库 La3Ga5SiO14(LGS) COM model high temperature dispersion parameter database
长春理工大学 国家纳米操纵与制造国际联合研究中心, 吉林 长春 130022
为了提高激光诱导向后转移制备微纳阵列结构的效率, 本文提出三光束激光干涉诱导向后转移(LIIBT)技术, 为激光干涉技术与激光诱导向后转移的有机结合。本文以ITO玻璃为接收衬底, 金薄膜为靶材, LIIBT过程中采用三光束激光干涉进行加工。SEM结果表明, 在激光能量密度为25 mJ/cm2, 金膜厚度为50 nm条件下, 获得了较好的阵列结构, 周期为5 μm, 金纳米粒子均匀分布在其表面, 尺寸小于100 nm的粒子达到80%以上。EDX分析结果表明微米尺度点阵由大量的In元素组成, 该结构的形成源于激光与ITO层相互作用。将1.0×10-5, 1.0×10-7和1.0×10-9M的罗丹明6G溶液, 旋涂于微结构表面并进行拉曼光谱研究, 在612 cm-1, 773 cm-1, 1 190 cm-1, 1 319 cm-1和1 511 cm-1处发现了罗丹明6G的特征峰, 说明制备的金纳米结构对微量的罗丹明6G有明显的SERS效应。本文提出的LIIBT技术将大大提高激光诱导向后转移制备微纳阵列结构的效率, 在超灵敏检测、光电子器件、微流控等领域均具有广泛的应用前景。
激光干涉向后转移技术 微米点阵结构 金纳米粒子 表面增强拉曼散射 Laser-Inference-Induced Backward Transfer(LIIBT) microstructure arrays Au nanoparticles Surface-Enhanced Raman Scattering(SERS)
Author Affiliations
Abstract
1 College of Meteorology and Oceanology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 Unit 45, No. 91388 Troops of PLA, Zhanjiang 524022, China
3 College of Liberal Arts and Sciences, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
4 Hunan Aerospace Institute of Electromechanical Devices and Special Material, Changsha 410073, China
In order to meet the practical needs of all-fiber conductivity-temperature-depth sensors with high sensitivity, compact structure, and easy packaging, this Letter uses a microfiber coupler combined with fiber loop (MCFL) reflective photonic device to conduct salinity, temperature, and deep sensing experiments. These MCFLs’ dynamic range and resolution of salinity, temperature, and depth can meet the requirements of actual marine environment monitoring. This structure opens up a new design idea for the practical research of microfiber coupler-based marine environmental parameter sensors.
microfiber coupler fiber loop salinity temperature and depth sensing cross sensitivity conductivity-temperature-depth measurement system Chinese Optics Letters
2020, 18(1): 011202
