1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 天津大学 电气自动化与信息工程学院，天津 300072
3 贵州大学 物理学院，贵州 贵阳 550025
光学频率梳在光通信、光谱学等领域有广泛的应用。平坦度是光学频率梳重要的性能指标。使用级联相位调制器和强度调制器产生光学频率梳的方法，是让叠加的谐波驱动调制器，通过调节驱动电信号的幅度和相位以及强度调制器的偏置电压，可以实现平坦度好的光学频率梳。首先，建立光学频率梳的优化问题模型，通过差分进化算法得到上述各个参数，并得到在不同叠加微波驱动信号下的平坦光学频率梳。其次，固定某一微波驱动信号的相位，在同一优化问题下使用同样方法得到微波驱动信号的其他参数，并分析生成的平坦光学频率梳性能。最后，搭建实验系统，根据仿真得到的优化参数确定实验参数，并得到相应的光学频率梳。研究表明，当采用基频和三次谐波驱动相位调制器、采用四次谐波驱动强度调制器时，可以产生13根谱线的光学频率梳，仿真和实验时的平坦度分别为0.27 dB和0.83 dB。当采用基频、三次谐波和五次谐波同时驱动相位调制器和强度调制器时，可以产生19根谱线的光学频率梳，仿真显示其平坦度为0.56 dB。以上仿真和实验结果证明了所提方法的可行性和鲁棒性。
光学频率梳 相位调制器 强度调制器 叠加谐波 optical frequency comb phase modulator intensity modulator combined harmonics 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220756
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 School of Physics Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
4 Physics and Electronic Engineering Department, Xinxiang University, Xinxiang 453003, China
We demonstrated a scheme to differentiate the high-harmonic generation (HHG) originating from the surface states and bulk states of the topological insulator . By adopting two-color mid-infrared laser fields on , we found that the nonlinear response sensitively depends on the relative phase of the driving fields. The even harmonics arise from the surface states with a clear signature, whose modulation period equals the cycle of the second-harmonic generation (SHG) field. We reveal that the weak SHG perturbs the nontrivial dipole phase of the electron-hole pair in surface states, and thus leads to the modulation of HHG. It provides a means to manipulate the ultrafast dynamics in surface states through adopting a weak perturbing laser field.
high-harmonic generation topological insulators two-color laser fields Chinese Optics Letters
2023, 21(4): 043801
1 天津大学电气自动化与信息工程学院，天津 300072
2 贵州大学物理学院，贵州 贵阳 550025
传统的光束偏转技术由机械装置实现，然而机械装置具有机械惯性，会导致光束抖动。基于液晶空间光调制器（LCSLM）的新型光束偏转技术不仅能够克服机械惯性的缺陷，而且能够实现单光束输入、多光束输出，无需使用多个装置即可同时控制多光束偏转。为了实现多目标的光束跟瞄，本团队提出了一种基于多光束生成方法的多目标同步跟踪和瞄准方案，该方案将相机作为位置探测器，并使用LCSLM偏转光束对目标进行跟瞄。此外，本团队设计并搭建了双目标的同步光束跟踪和瞄准实验系统，当目标分别以2、3、4、5 mm/s的速度移动时，光束跟瞄的测量均方根误差分别为2.7045、5.6014、8.3823、11.9011 μrad。此双目标跟瞄系统有望应用于激光通信网络的双光束跟踪中。
光学器件 空间光调制器 衍射光栅 相位调制 多光束生成 运动估计 目标跟踪
1 贵州大学物理学院, 贵州 贵阳 550025
2 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
在考虑大气湍流效应、气象条件和孔径平均效应的条件下,对星地下行链路中基于等比合并算法的多孔径相干光接收机的性能进行研究,推导了其误码率(BER)分析模型,并基于该模型分析了各种湍流强度、气象条件和孔径大小对接收机灵敏度的影响。研究结果对于实际应用具有很好的指导意义。
大气光学 大气湍流 气象条件 孔径平均 等比合并 误码率 激光与光电子学进展
2019, 56(21): 210101
1 贵州大学 大数据与信息工程学院, 贵州 贵阳 550025
2 贵州大学 物理学院, 贵州 贵阳 550025
提出一种子载波演化方法分析基于强度调制直接探测的正交频分复用无源光网络中的非线性。该无源光网络中的非线性主要来源于调制过程中的子载波混合干扰和啁啾。传输过程的光纤色散会导致调制时的各子载波最佳相位匹配条件不能维持, 进一步导致信号恶化。设计了一种新的Volterra数字滤波器除信号失真。修正的Volterra 数字滤波器不仅包含相同的采样点, 还包括了不同的采样点。通过实验验证了该滤波器去除信号失真的效果; 在FEC为10-3的情况下, 实验结果与已经报道的结果相比提升3 dB了功率效益; 传输25 km光纤与背对背相比, FEC为10-3时的功率亏损小于0.5 dB; 系统的数据传输速率达到24.5 Gbps, 频谱效率达到7 bits/s/Hz。实验结果表明提出的方法可以有效地消除信号的线性和非线性失真, 能够有效地恢复信号。
信号与信息处理 信号失真消除 Volterra 滤波器 子载波干涉 无源光网络 正交频分复用 signal and information processing signal distortion cancelation Volterra filter subcarrier-to-subcarrier intermixing interference passive optical networks orthogonal frequency division multiplexing 红外与激光工程
2018, 47(5): 0522002
针对当前探测器距离尾流较近时目标回波信号淹没在水体散射信号中, 以及对低密度、微小气泡群较难探测的问题, 通过对尾流散射光的斯托克斯参量特征进行研究, 可全面反映光经过尾流散射后的完全偏振光、 部分偏振光全非偏振的特征。仿真计算了尾流中微小气泡在不同半径、不同散射角条件下斯托克斯散射矩阵的变化, 并对比了水分子的散射特征, 研究分析发现: (1) 不同大小尾流微气泡的斯托克斯散射特征既有相似之处, 也有一定的差异; (2) 微气泡的散射参量, 与水分子相对应参量比较, 差异更加明显, 水分子的散射参量不存在震荡现象且散射特征稳定。利用斯托克斯参量进行光尾流特征分析, 信息量较全面, 光散射特征差异明显, 证实了其用于尾流信号分析、探测的可行性。
尾流 偏振 散射 ship wake polarization scattering 红外与激光工程
2018, 47(2): 0206003
1 贵州大学物理学院, 贵州 贵阳 550025
2 贵州大学大数据与信息工程学院, 贵州 贵阳 550025
利用光电振荡器(OEO)产生微波信号, 结合马赫-曾德尔调制器(MZM)的调制偏振敏感特性, 设计一种将微波三角波信号产生功能嵌入OEO系统的三角波和正弦信号发生器。MZM工作在最小传输点, 光场的偏振角通过偏振控制器调节后与调制器的最佳调制轴成一定夹角, 使平行于最佳调制轴的光场受载波抑制调制产生奇阶边带, 而正交分量的光场不被调制。两部分光场以符合三角波傅里叶关系的比例通过检偏器投影至同一方向, 并在光电探测器(PD)上拍频产生三角波信号。该三角波信号经过电带通滤波器后, 得到微波正弦信号输出并反馈完成OEO的振荡过程。理论上对三角波的产生原理进行分析和仿真, 实验上得到了质量良好的重复频率为5 GHz的三角波和正弦信号。本方案只需增加少量器件即可使OEO同时产生三角波、正弦信号, 结构简单, 具有实用性。
光通信 光电振荡器 微波 三角波信号产生 正弦信号产生
提出并验证了一种利用载波抑制调制和半导体激光器注入锁定相结合的倍频三角波产生方案。方案中激光器发出的连续光经正弦信号驱动的马赫-曾德尔调制器进行抑制载波调制后分为两路, 一路保持不变, 另一路注入分布反馈激光器锁定放大调制光的高阶谐波分量, 获得六倍频信号。两路信号经相位和功率比控制, 合路后在光电探测器中叠加产生二倍频的三角波信号。实验利用频率为3 GHz和4 GHz的正弦调制信号产生了6 GHz和8 GHz的二倍频全占空三角波信号。理论分析和实验结果均证明了此方案的可行性, 避免了复杂的谱线操作, 所提方案更加简单高效, 在高重复频率三角波产生方面有显著优势。
光通信 微波光子学 时域综合 三角波 注入锁定
1 贵州大学 大数据信息工程学院, 贵阳 550025
2 贵州大学 物理学院, 贵阳 550025
提出一种基于分布反馈光注入锁定效应的可调谐光电振荡器, 其环路主要由马赫曾德尔调制器、光电探测器、环形器、分布反馈激光器和射频放大器顺接而成.分布反馈激光器是系统关键器件, 通过分布反馈激光器光注入锁定效应, 分布反馈腔在光域实现了微波光子滤波器功能, 无需传统光电振荡器必须的射频带通滤波器.同时, 由于分布反馈激光器注入锁定提高了环路Q值, 因此系统可采用短环路结构, 从而降低了光纤因温度敏感对微波信号稳定性的影响并减小了整个系统的尺寸.另外, 通过调节注入光波长和功率可改变该微波光子滤波器的中心频率, 从而可实现系统的可调谐性.理论分析了该光电振荡器的原理和微波光子滤波器的调谐性, 在此基础上开展了实验验证.结果表明该光电振荡器能够产生18.7 ~21.6 GHz的可调微波信号, 在1 kHz 频偏处的相位噪声为－90 dBc/Hz.
光电子学 光电子器件 注入锁定 微波振荡器 分布反馈激光器 Optoelectronics Optoelectronic devices Injection-locked Microwave oscillators Distributed feedback lasers
提出并演示了一种结合外调制和受激布里渊散射(SBS)放大技术、通过信号包络恰当延时而叠加产生三角波信号的新方法。该方案中激光器发出的连续光分为两路，一路经过马赫-曾德尔调制器(MZM)产生频率为斯托克斯(Stokes)频移量三分之一的基频调制信号，另一路作为SBS 抽运光放大调制信号的正三阶边带获得三倍频谐波信号。两路信号的包络经过独立相位控制和功率调节，恰当延时后叠加可产生良好近似的三角波信号。通过改变连续光波长，产生的三角波信号频率可实现一定范围内的调谐。理论仿真和实验结果均证明了此方案的可行性，其避免了复杂的谱线操作，提高了系统稳定性，为任意波形产生技术提供了新思路。
光纤光学 三角波 受激布里渊散射 包络叠加
