Yihong Fang 1,2Xinyi Zhang 1,2Xiheng Huang 1,2Yan Zeng 1,2[ ... ]Yuwen Qin 1,2,3,**
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Advanced Photonics Technology, School of Information Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
2 Guangdong Provincial Key Laboratory of Information Photonics Technology, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
3 Key Laboratory of Photonic Technology for Integrated Sensing and Communication, Ministry of Education, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
The dynamic gain of a few-mode erbium-doped fiber amplifier (FM-EDFA) is vital for the long-haul mode division multiplexing (MDM) transmission. Here, we investigate the mode-dependent dynamic gain of an FM-EDFA under various manipulations of the pump mode. First, we numerically calculate the gain variation with respect to the input signal power, where a mode-dependent saturation input power occurs under different pump modes. Even under the fixed intensity profile of the pump laser, the saturation input power of each spatial mode is different. Moreover, high-order mode pumping leads to a compression of the linear amplification region, even though it is beneficial for the mitigation of the differential modal gain (DMG) arising in all guided modes. Then, we develop an all-fiber 3-mode EDFA, where the fundamental mode of the pump laser can be efficiently converted to the LP11 mode using the all-fiber mode-selective coupler (MSC). In comparison with the traditional LP01 pumping scheme, the DMG at 1550 nm can be mitigated from 1.61 dB to 0.97 dB under the LP11 mode pumping, while both an average gain of 19.93 dB and a DMG of less than 1 dB can be achieved from 1530 nm to 1560 nm. However, the corresponding signal input saturation powers are reduced by 0.3 dB for the LP01 mode and 1.6 dB for the LP11 mode, respectively. Both theoretical and experimental results indicate that a trade-off occurs between the DMG mitigation and the extension of the linear amplification range when the intensity profile of pump laser is manipulated.
few-mode erbium-doped fiber amplifier differential modal gain saturation input power 
Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 021403
胡进坤 1郭晓洁 1李建平 2,3,*许鸥 2,3[ ... ]秦玉文 2,3
作者单位
摘要
1 暨南大学光子技术研究院, 广东 广州 510632
2 广东工业大学信息工程学院, 广东 广州 510006
3 广东省信息光子技术重点实验室, 广东 广州 510006
基于模式/模群复用的多模光纤通信系统是目前光通信领域的研究热点。系统中存在多个模式/模群,如何准确识别它们是提升传输系统性能的关键问题之一。提出了一种基于深度学习的多模光纤模式与模群的智能识别模型,通过引入全卷积神经网络(CNN),对噪声影响情况下线偏振模式及其模群进行仿真和实验研究。首先,基于多平面光转换模式复用器件和普通OM2多模光纤,搭建10个模式(LP01、LP11a/b、LP21a/b、LP02、LP12a/b、LP31a/b)及其对应的3个模群的光场信息获取的仿真和实验平台,利用大量数据进行训练和验证。实验结果显示,模式/模群的总体识别率可达到100%。通过将获取的模群光场图片重构为低分辨率图片,研究低密度光电探测器阵列接收条件下,智能识别模型的识别性能。实验结果显示,采取4×4光探测器阵列接收光场信息时,能获得98.3%的识别效率。本研究表明提出的智能识别模型具有良好的光纤模式/模群智能识别能力,其在多模光纤通信系统性能提升与智能光性能监测方面具有一定的应用潜力。
光通信 模分复用 深度学习 模式/模群识别 
光学学报
2022, 42(4): 0406004
作者单位
摘要
浙江师范大学 浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室,浙江金华321004
针对传统压电惯性驱动器普遍存在的回退问题,创造性地提出双振子反向连接的接线方式,在此基础上设计了一种惯性压电直线驱动器。基于这种接线方式,可以使驱动器工作在“前进-前进”运动模式,从原理上彻底消除回退现象。首先,为了更好地理解驱动器的运动特性,深入分析了反接条件下的驱动器的运动原理并初步建立了理论模型。接下来,本文设计并制作了试验样机,搭建了试验系统,进行了一系列试验探究该驱动器在正接(传统的接线方式)、反接(所提出的接线方式)两种接线方式下的运动性能。此外,为了评估驱动器的应用价值,利用斑马鱼胚胎进行了细胞药物注射模拟实验。试验结果表明:相较于“前进-回退”的运动模式,在“前进-前进”的运动模式下,驱动器可以实现无回退,能量转换效率从2.16%提高至2.60%,运动速度从6.08 µm/s增大至7.88 µm/s,最大偏差为0.12 µm,标准偏差为0.035 6。所设计的驱动器具有较高的稳定性和能量转换效率,并且完全解决了回退问题,有望用于细胞操作和微电极植入等领域。
惯性驱动器 非对称夹持 无回退 反接 细胞操作 piezoelectric actuator asymmetric clamping no backward motion converse wiring method cell manipulation 
光学 精密工程
2021, 29(6): 1356
作者单位
摘要
浙江师范大学 工学院 精密机械与智能结构研究所, 浙江 金华 321004
为改善惯性压电驱动器的输出性能, 提高驱动器的稳定性, 本文提出了一种利用压电惯性驱动与磁流变液控制共同作用, 将固体-固体摩擦转换为固体-液体/固体-类固体摩擦形成定向运动的新型磁流变液控制式惯性压电旋转驱动器。分析了压电旋转驱动器的工作机理, 设计制作了试验样机, 搭建了试验系统并与机械控制式压电惯性驱动器进行了回退率、线性度、重复性对比试验测试。结果显示: 在1 Hz, 15 V方波信号激励下, 驱动器平均角位移为0.46 mrad; 磁流变液控制式驱动器回退率为5.6%, 机械控制式驱动器回退率为72.2%; 磁流变液控制式十步位移线性度决定系数为0.998, 残差平方和为15.359; 机械控制式决定系数为0.985, 残差平方和为20.872; 磁流变液控制式和机械控制式重复标准差分别为0.136, 0.475。试验结果表明, 磁流变液控制式惯性压电旋转驱动器回退性能、线性度、重复性均优于机械控制式压电驱动器。
压电驱动器 磁流变液 非对称夹持 回退率 piezoelectric actuator magnetorheological fluid asymmetrical clamping drawback rate 
光学 精密工程
2019, 27(10): 2192
作者单位
摘要
1 暨南大学光子技术研究院, 广东 广州 510632
2 中山大学电子与信息工程学院光电材料与技术国家重点实验室, 广东 广州 510006
3 暨南大学信息科学技术学院电子工程系, 广东 广州 510632
复杂光场通常是指相位、振幅和偏振等具有特殊分布的结构光场,包括以轨道角动量模式为代表的涡旋光场和以偏振态非均匀分布的矢量光场。利用复杂光场构建多维复用光纤通信系统已成为空分复用光通信技术的研究热点。介绍了通过光纤实现复杂光场产生、调控、传输的方法;简述了新型环形纤芯光纤在低复杂度、短距模式复用光纤通信系统中的应用;介绍了基于Q玻片的短距直接检测矢量模式复用光纤通信系统实验;简要分析了光纤光栅耦合模式转换法,以及利用少模光纤实现一阶和二阶轨道角动量模式的产生方案;同时介绍了利用一维和二维周期渐变相位光栅测量涡旋光场特性的技术方案。光纤损耗和模式串扰是限制基于复杂光场的模式复用光纤通信系统性能的关键因素;基于光纤产生和调控高阶复杂光场仍然具有很大的挑战性。复杂光场模式复用技术作为一种基于光纤本征模式的复用技术,与其相关的研究在未来超大容量模式复用光纤通信系统中具有重要的研究意义和潜在的应用价值。
物理光学 光通信 涡旋光场 矢量光场 特种光纤 模式复用 空分复用 
光学学报
2019, 39(1): 0126008
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司第三十研究所, 四川 成都 610041
柔性光电印制电路板(FEOPCB)作为板级光互联的新发展方向,不仅具有光互联的巨大优势,而且还具有柔性电路板的特性,可实现不同子系统间的柔性互联,能够满足高速电子系统轻量化、小型化和高性能化的发展趋势。本文对国内外柔性光电电路的研究现状进行了详细的阐述与分析,并探讨了该互联电路的关键技术及未来研究方向。
光电子学 光互联 光波导软膜 柔性光电印制电路板 聚合物光波导 
激光与光电子学进展
2016, 53(8): 080004
作者单位
摘要
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
疲劳驾驶预警系统对保障驾驶员的安全驾驶具有十分重要的作用。以驾驶员人眼图像信息处理为基础,建立了离散单位时间内非正常状态时间所占百分比疲劳判断模型,实现了对驾驶员疲劳状态的监控与预警。通过近红外光源对人眼主动照明,采用互补金属氧化物半导体摄像头实现对人眼图像信息的采集,基于Adaboost 算法实现人眼准确定位,利用Harris 强角点检测人眼中心区域,得到眼睛的视线状态信息,根据疲劳判断模型,设计可调的预警阈值,实现驾驶员疲劳状态的分级预警。实验结果表明:在一定条件下,系统判断响应时间为1.5 s,虚警率为4%,具有抗干扰性强和实时性好等特点。
成像系统 人眼检测 角点检测 疲劳判断模型 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 041101
作者单位
摘要
1 电子科技大学 计算机学院, 成都 610054
2 电子科技大学 光电信息学院, 成都 610054
在多聚焦图像的融合过程中, 对源图像采用固定大小的分块会导致融合后的图像存在块效应、边缘模糊甚至聚焦错误。为了克服此问题, 提出了一种新的基于人工鱼群优化分块的多聚焦图像融合方法。首先, 将源图像分解成互不重叠的方块, 利用聚焦准则选取清晰度高的方块, 将已选择的方块合并重构成初始融合图像。然后, 利用改进的人工鱼群优化算法, 根据一定的适应度值, 寻找最优大小的分块方式, 获得更优的融合图像。 该方法与基于空域、频域及其他优化算法的融合方法进行了多个实验比较, 结果表明, 该方法获得的融合图像具有较好的客观质量和主观视觉感觉。
多聚焦 人工鱼群优化 图像融合 聚焦准则 适应度值 multi-focus artificial fish-swarm image fusion sharpness criterion fitness function 
强激光与粒子束
2015, 27(1): 011012
作者单位
摘要
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
针对星载光电成像系统的空间目标检测与识别技术,设计了一套数字信号处理器(DSP)结合现场可编程门阵列(FPGA)的图像处理系统,并提出了一种卫星目标检测与识别方法。在没有先验知识条件下,利用改进的图像差分法对具有星空背景的序列图像进行目标检测,再根据卫星与天然星体具有不同的边缘轮廓信息,通过最小距离分类器识别出卫星目标,获得卫星模板,从而可进行模板匹配以实现卫星的快速检测和识别。实验结果表明,提出的方法相对于传统方法,运算时间减少了15%~40%,满足星载光电成像系统对卫星目标检测与识别的准确性与实时性的要求,在工程实践中具有一定的应用价值。
图像处理 目标检测 目标识别 
激光与光电子学进展
2014, 51(12): 121102
作者单位
摘要
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
为研究卫星目标姿态变化对星载光电成像系统探测能力的影响,对0.38~0.78 μm谱段内的可见光辐射目标进行了数值模拟研究。以基本辐射理论为基础,建立了卫星目标光学观测的可见光反射特性模型。根据目标的几何结构和材料特性,分析了姿态变化与目标有效入射截面积的关系,推导了探测能力与信噪比(SNR)的计算公式,数值模拟研究了姿态变化对探测能力的影响。研究结果表明,信噪比与探测距离均表现出很强的方向性,呈周期性变化,2.2 m×2.7 m的太阳帆板的信噪比与探测距离最大差值达到101及105 km量级,高12 m、直径4 m的卫星本体的最大差值达到102及106 km量级,目标姿态变化对探测能力具有显著影响。
光学器件 空间目标 姿态变化 探测能力 信噪比 探测距离 
光学学报
2014, 34(12): 1223002

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