1 武汉邮电科学研究院，武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430205
【目的】为了应对不断增长的超千兆需求，从千兆走向万兆，从第五代固定网络（F5G）走向高级第五代固定网络（F5.5G），50 Gbit/s无源光网络（PON）被认为是F5.5G的重要组成部分。故文章针对当前接入网络发展状况，对50 Gbit/s PON技术进行了深入研究。
【方法】文章首先介绍了实现50 Gbit/s PON高灵敏度面临的困难，并提出了解决方案。方案中，50 Gbit/s的非归零（NRZ）信号通过雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode，APD）探测器，在强电场的作用下形成可被检测到的宏观电流，该电流通过跨阻放大器（TIA）放大并转换成电压输出。对其进行均衡处理，采用光数字信号处理（oDSP）芯片的前馈均衡器（FFE）和判决反馈均衡器（DFE）对脉冲信号的拖尾现象进行补偿后，再通过DFE将码间干扰的影响降到最低。接着重点分析了APD、TIA和oDSP等关键技术，并采用25与50 Gbit/s APD对接收性能进行比较。
【结果】两组实验测试结果显示，第1组实验25 Gbit/s APD在测试时间4 min内接收信号无误码，接收光功率为－8.48 dBm，当误码率（BER）为2.78e－2时，接收光功率达－26.61 dBm；在使用50 Gbit/s APD的情况下，4 min内接收信号无误码时，接收光功率为－8.97 dBm。当BER为2.78e－2时，接收光功率达到－27.05 dBm，第2组数据50 Gbit/s APD-2也达到了同样的实验效果。
【结论】50 Gbit/s APD接收灵敏度更高，性能更好，更适合使用在50 Gbit/s PON光模块中实现高性能接收。最后文章针对未来降成本方案在均衡技术与APD上的应用提出了可行性分析。
50 Gbit/s无源光网络 雪崩光电二极管 光数字信号处理 跨阻放大器 高性能接收 50 Gbit/s PON APD oDSP TIA high sensitivity reception 光通信研究
2024, 50(1): 23015001
1 北京邮电大学 电子工程学院，北京 100876
2 生态环境部核与辐射安全中心，北京 102488
3 国家无线电监测中心检测中心，北京 100041
基于5G 基站前向功率控制和波束赋形等关键技术，设计单用户情况下5G 基站电磁辐射测试方案。该方案根据电磁辐射功率密度随着距离平方减小的规律布点，可以在一定程度上提高宏基站测试效率。对本文所提监测方案进行现场实测，监测结果远小于国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)标准限值，表明5G 基站电磁辐射水平总体可控。利用高频结构仿真器(HFSS)设计5G 基站天线模型获取大规模多输入多输出(MIMO)天线阵方向图，基于实际场景电磁参数分析搭建场景，通过射线追踪算法对5G 基站的电磁辐射进行预测。预测与监测结果相比误差不大，证明预测方法可靠。
5G 基站 电磁辐射 测试方案 射线追踪 5G base station electromagnetic radiation test scheme ray tracing 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(6): 826
强激光与粒子束
2023, 35(7): 076003
1 南京信息工程大学自动化学院，江苏 南京 210044
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国船舶重工集团公司第七一九研究所，湖北 武汉 430064
4 东北大学信息科学与工程学院，辽宁 沈阳 110167
Overview: The fast steering mirror is an important component of a high-precision photoelectric tracking system. Fast steering mirrors are generally driven by voice coil motors with high linearity, high sensitivity, and high bandwidth to ensure adequate tracking and anti-interference accuracy of the whole system. In recent years, with the expansion of applications, the photoelectric tracking system has expanded from a fixed platform mounted on a foundation to a moving platform. However, the environment in which the motion platform is located is more severe and the internal and external interference caused by the carrier attitude change will be more complex and intense, leading to a serious decrease in the accuracy of the visual axis stabilization, and even make the tracking target out of the field of view and lose the target. In general, for the photoelectric tracking system in a moving platform, the traditional passive interference suppression methods and the active interference suppression methods that treat the interference as lumped interference will not be enough to ensure the high-precision stability of boresight. Therefore, this paper proposes a sliding mode composite layered interference observation and compensation control strategy which combines harmonic interference observation and extended state observation. Firstly, the harmonic disturbance observer is used to observe the harmonic disturbance with a priori frequency information. Then, the extended state observer is used to observe other unknown disturbances. Finally, based on the observed multi-source interference, the sliding mode nonlinear method with anti-interference ability is used to design a composite controller to maximize the suppression of multi-source disturbances suffered by the system. The experiment shows that the sliding mode composite layered interference observation compensation method proposed in this paper can estimate multi-source interference more accurately, has stronger interference suppression ability, and obtains higher boresight stabilization accuracy for the fast steering mirror compared with the traditional single interference observation compensation method.
快反镜 视轴稳定 复合分层 谐波干扰观测器 扩张状态观测器 滑模 fast steering mirror LOS stability composite layered harmonic disturbance observer extended state observer sliding mode
1 武汉光迅科技股份有限公司，湖北 武汉 430205
2 华中科技大学武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430205
提出了一种用于马赫-曾德尔结构（MZ）硅光调制器无抖动的正交（Quad）和最小（Null）偏置点锁定方案。该方案采用了一对差分的光电探测器（MPD）［与输出同向（inphase）的MPD和与输出相差180°（outerphase）的MPD］作为闭环控制信号反馈元件，将这一对差分MPD电流的比值记为归一化光电流，并基于该归一化光电流分别构造了相位偏置在90°的Quad点和180°的Null点的误差函数。对于Quad点锁定，误差函数为归一化比值光电流和差分MPD响应度比值的差值。对于Null点锁定，误差函数为归一化比值光电流相对于热光相移器热功率偏置点的一阶导数，并可通过二阶导数正负号来判定偏置功率的调节方向。从MZ硅光调制器的理论模型出发推导了算法的理论公式，并通过仿真对所提算法进行了验证，验证结果与数学推导公式的结论一致。最后，搭建了53 GBaud四电平脉冲幅度调制（PAM4）测试平台和53 GBaud 二进制相移键控（BPSK）仿真平台验证了所提算法对MZ硅光调制器Quad点和Null点的锁定精度。
光学器件 马赫-曾德尔结构 硅光调制器 自动偏压控制 差分光电探测器 光学学报
2022, 42(20): 2023003
1 南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学 自动化学院，江苏省气象能源利用与控制工程技术研究中心，江苏 南京 210044
3 中电科技集团 重庆声光电有限公司，重庆 400060
智能井盖的应用减小了人工巡查的难度，降低了人们的生命财产安全风险。该文研究了一种钹式压电能量收集器，有效地提高了智能井盖无线监测节点电池的续航能力，降低了人工巡查的成本。分析了收集器的工作原理，采用ANSYS Workbench软件进行仿真优化，研究了对钹式压电能量收集器输出性能影响的关键因素。加工组装了钹式发电装置样机并完成了测试。结果表明，样机在脉冲宽度250 ms、冲击载荷0, 5 MPa下，输出开路电压为102 V，输出功率为4, 11 mW，有效地提高了井盖监测节点的续航能力。
压电 钹式 能量收集 智能井盖 piezoelectric cymbal energy harvesting smart manhole cover
丁宇 1,2,3,4,*杨淋玉 1,2,3,4陈靖 1,2,3,4王星雨 1,2,3,4[ ... ]陈文杰 1,2,3,4
1 南京信息工程大学自动化学院，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
3 南京信息工程大学江苏省气象能源利用与控制工程技术研究中心，江苏 南京 210044
4 南京信息工程大学江苏省大数据分析技术重点实验室，江苏 南京 210044
5 中国人民解放军32181部队，河北 石家庄 050000
Mg元素能使铝合金获得更好的力学性能并在合金表面形成抗腐蚀的尖晶石膜，使合金具备较好的抗腐蚀性能，因此，探索能快速准确定量分析铝合金中Mg元素含量的方法具有重要意义。首先，基于激光诱导击穿光谱（LIBS）技术对17个铝合金样品中的Mg元素进行检测分析。然后，用Nd∶YAG激光器作为光源，分别建立了偏最小二乘（PLS）和随机森林（RF）模型，并对模型的预测性能进行了分析。实验结果表明，针对相同的测试集，PLS模型的相关系数（）为0.6809，均方根误差（RMSE）为1.2042；RF模型的为0.8571，RMSE为1.0918。为了提高RF模型的预测性能，根据变量重要性对输入波长进行筛选。选取变量重要性大于0.11的波长点时，基于变量重要性的RF模型为0.9461，RMSE为0.9534，相比RF模型的预测结果，提升了10.38%，RMSE降低了12.68%，且建模时间减少了91.67%。
激光光学 铝合金 激光诱导击穿光谱 随机森林 定量分析 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1314006
1 武汉光迅科技股份有限公司, 武汉 430205
2 华中科技大学 文华学院, 武汉 430074
同轴晶体管外形(TO)封装的半导体探测器年出货量高达千万只, 其质量控制与检测是非常重要的。传统的人工借助显微镜的目视检验因受主观判断和视觉疲劳影响, 误检率和漏检率较高。为了解决此问题, 文章提出了一种适用于同轴型半导体探测器封前外观自动光学检验(AOI)的方案, 运用视觉检测将合格品和不合格品自动识别并分拣, 引入景深合成技术实现线弧的高度检测。样机测试结果表明, 所提方案具备良好的检测适应性和较低的误检率, 适合生产线批量检测任务, 可以取代人工目视检验。
同轴晶体管外形半导体探测器 视觉检测 景深合成 自动光学检验 coaxial TO semiconductor detector visual detection field depth synthesis AOI
1 中国科学院大学 光电学院, 北京 100049
2 中国科学院 光电研究院, 北京 100094
3 西京学院 理学院, 陕西 西安 710123
传统单光束多强度重建(SBMIR)系统中, 多次平移图像传感器所积累的误差导致光电成像系统的成像效果及有效分辨率降低, 为了解决这一问题。本文提出基于平行平晶的三步相干衍射成像系统, 采取插入或抽取 2块平行平晶的方法获取 3个不同的衍射面, 实现了对复振幅型物体的成像及恢复重建。数值模拟及实验表明, 系统有效克服了SBMIR系统中数次平移的误差积累问题, 且仅需记录 3个衍射面, 避免过采样。而且光学系统实现简便、可重复性高。
单光束多强度 相干衍射成像 平行平晶 复振幅 the single-beam multiple-intensity coherent diffraction imaging parallel plates complex amplitude
