1 山西能源学院 能源与动力工程系, 山西 晋中030600
2 长春理工大学 材料科学与工程学院, 吉林 长春130022
采用全矢量有限元法设计了一种大模场双包层微结构光纤及锥形波导结构。采用复丝拉制方法制备了成分为45Bi2O3-29GeO2-15Ga2O3-10Na2O-1CeO2的大模场双包层微结构光纤, 纤芯直径为70 μm, 内包层的占空比为0.25, 模场面积约为3 014.8 μm2。采用熔融拉锥技术制备了纤芯直径为17.5 μm、有效模场面积为206.47 μm2的锥形光纤。在980 nm泵浦下研究了微结构光纤及其锥体的激光特性。结果表明, 拉锥后微结构光纤的激发光谱中心波长由1 550.2 nm向短波漂移至1 546.9 nm, 而输出激光光束质量因子M2由3.45±0.03显著减少至1.16±0.01。拉锥前后的斜率效率分别达到10.29 %和9.70 %。研究结果表明, 拉锥可有效改善大模场双包层有序微结构光纤的激光输出模式, 拉锥后的激光输出具有良好的单模特性。该项技术研究结果为大模场、高功率的激光光纤材料制备提供了新的技术途径。
Er3+/Yb3+共掺 微结构光纤光锥 模场 1.5 μm激光特性 Er3+/Yb3+ co-doped microstructure fiber taper mode field 1.5 μm laser characteristics
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Department of Electronics, School of Electronics Engineering and Computer Science, Peking University, Beijing 100871, China
2 Guangxi Key Laboratory of Precision Navigation Technology and Application, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China
3 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
Nano-focusing structures based on hybrid plasmonic waveguides are likely to play a key role in strong nonlinear optical devices. Although the insertion loss is considerable, a significant nonlinear phase shift may be achieved by decreasing the nano-focusing device footprint and careful parameter optimization. Here, we study the Kerr effect in hybrid plasmonic waveguides by analyzing the mode effective area, energy velocity, and insertion loss. Particularly, by utilizing plasmonics to manipulate the effective index and mode similarity, the TM mode is reflected and absorbed, while the TE mode passes through with relatively low propagation loss. By providing a deep understanding of hybrid plasmonic waveguides for nonlinear applications, we indicate pathways for their future optimization.
silicon photonics plasmonics nonlinear optics nano-focusing Chinese Optics Letters
2022, 20(3): 031903
1 长春大学理学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学材料科学与工程学院，吉林 长春 130013
高非线性光子晶体光纤具有小纤芯、大折射率对比度的特点，采用Bi-Ge-Ga多组分激光玻璃材料作为纤芯材料设计了特殊结构的高非线性光子晶体光纤。运用全矢量有限元法结合完美边界条件，得出该光子晶体光纤在波长为1.55 μm、1.80 μm处的双折射系数分别为2.89×10-2与3.28×10-2。色散曲线表明，结构参数M=d/Λ分别为0.5和0.6的光子晶体光纤，当内包层椭圆空气孔椭圆率为0.6时有两个零色散点，呈现了负色散特性。在1.55 μm处，X偏振的限制损耗在3.8784×10-5~4.5739×10-5 dB?km-1之间，Y偏振的限制损耗在3.5203×10-5~4.2147×10-5 dB?km-1之间，为光通信、微结构光纤传感器等非线性光纤研究领域的研究提供了参考借鉴。
光纤光学 光子晶体光纤 高非线性 色散 双折射 激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0306003
长春理工大学材料科学与工程学院, 吉林 长春 130022
设计了一种基于36Bi2O3-30GeO2-15Ga2O3-10BaF2-9Na2O玻璃的可在~3 μm波段同时实现高双折射和大负色散的微结构光纤,该光纤结构包括空气孔呈矩形排列的内包层和空气孔呈正六边形排列的外包层。运用全矢量有限元法结合完美匹配层边界条件,从理论上研究了光纤波导结构参数对光纤双折射特性和色散特性的影响。结果显示:在波长2740 nm处,当微结构光纤的结构参数为外包层孔间距Λout=1.5 μm,外包层占空比dout/Λout=0.68,内包层占空比din/Λin=0.86,Λout/Λin=3时,光纤基模的双折射值达到0.0296,x方向偏振基模的色散系数可达-3204.75 ps·nm -1·km -1。结果表明,所设计光纤对~3 μm波段光纤激光器的色散与双折射调控或光纤传感领域扩展具有一定的指导意义。
材料 微结构光纤 铋酸盐玻璃 双折射 色散 全矢量有限元法 中国激光
2021, 48(24): 2406002
1 长春大学 理学院，长春 130000
2 长春理工大学 材料科学与工程学院，长春 130000
非对称结构光子晶体光纤应用广泛。其良好的偏振特性、灵活的色散调控能力以及低限制损耗品质，对于优化与改善偏振光纤器件、非线性光学光纤、光通信光纤、光纤传感器等性能发挥着关键的作用。选用高折射率铋锗镓激光玻璃为材料，设计了八边形阵列、矩形晶格排列的光子晶体光纤，纤芯缺陷区包层及外包层均为圆形空气孔。模拟实验数据显示，结构参数为M=0.5，0.6时，在波长为1.55 μm处的双折射系数分别为1.16×10−2和1.33×10−2；在近红外波段短波区，矩形晶格结构光子晶体光纤的色散范围分别在±30 ps·nm−1·km−1之间及−18～32 ps·nm−1·km−1之间。色散斜率较低，曲线具有零色散点，展现了良好的连续谱调控能力；在1.00～1.90 μm波段内，当M=0.5，0.6时，光纤限制损耗稳定在10−7～10−9 dB·km−1之间；在1.55 μm处，限制损耗测量值分别为2.32×10−7和1.62×10−8 dB·km−1。
矩形晶格 铋锗镓激光玻璃 双折射 色散特性 限制损耗 rectangular lattice Bi-Ge-Ga laser glass double refraction chromatic dispersion limit loss 强激光与粒子束
2021, 33(10): 101002
1 北京大学信息科学技术学院电子系区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 北京 100871
2 北京大学深圳研究院, 广东 深圳 518057
3 北京大学纳光电子前沿科学中心, 北京 100871
4 华为技术有限公司中央研究院数据中心技术实验室, 广东 深圳 518000
数十年来,人们一直在探索基于光的计算体系,期望通过光的特性,突破电子计算机的局限,从而提高计算速度和降低能耗。然而,传统光计算由于缺乏有效的逻辑、存储、互连单元,以及合理的应用场景,光计算止步于概念研究阶段。在当今大数据时代的推动下,信息通量及用量呈爆炸性增长。具有高集成度、大带宽、低成本、低能耗特征的硅基光电子技术应运而生,日趋成熟,并且验证了光电融合这一信息技术发展的趋势。光计算也随之向光电计算转变。分析近年来硅基光电子技术在光电计算方面的应用和发展,如在人工神经网络、非多项式时间复杂度难题的启发式算法、光电模拟计算、集成光电量子处理器和神经拟态计算等,重点论述了硅基光电子技术在促进光电计算的信息连接、数据处理和实用化演进等方面的优势,提出了硅基光电计算概念及初级系统,以突破传统电子技术或光子技术在计算方面的不足及其在人工智能等高性能计算领域中的限制。
光计算 硅基光电子 硅基光电计算 硅光人工智能 光电人工神经网络 硅光模拟计算
长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
为减小成像角膜曲率计沿光轴方向的对准误差, 提高角膜屈光度测量精度, 设计一种高精度成像角膜曲率计光学系统。光学系统包括成像系统和低相干干涉测量系统。成像系统由成像物镜、角膜和测量靶环构成, 其中成像物镜采用双远心光路设计; 低相干干涉测量系统采用光栅尺实现扫描反射镜的位移测量, 再通过低相干干涉信号对角膜顶点和测量靶环进行定位, 实现了对角膜顶点和测量靶环距离间的精确测量。成像物镜在最大空间频率为70 lp/mm处的调制传递函数大于0.4, 畸变小于0.05%。设计结果表明, 该系统结构紧凑, 成像质量好, 操作简单, 满足成像角膜曲率计对角膜屈光度的高精度测量需求。
高精度 成像角膜曲率计 双远心光路 低相干干涉 high precision imaging keratometer double telecentric light path low coherence interference
1 山东大学机械工程学院, 山东 济南 250061
2 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室, 山东 济南 250061
双目视觉是机器视觉中经典有效的方法。针对无色差光滑曲面特征点难以提取的问题,提出一种用均匀激光网格创造曲面上色彩特征的方法,以及特征点提取和匹配算法。首先,提取激光网格线,采用膨胀与腐蚀等算法将激光线断点拼接并转化为单像素连通线;然后,利用连通线上点的八邻域及四邻域的连通性对特征点进行提取;最后,对提取后的特征点根据位置信息进行编号,完成特征点的匹配。实验结果表明,该算法稳健性好,提取精度高,匹配正确率及重复率高,三维重建后特征点间的距离误差小于0.05 mm、标准差为0.0362 mm。该算法直接对特征点进行提取及匹配,与离散特征线获取特征点的方法相比精度更高,可应用于曲面上点的均匀抽样检测。
机器视觉 特征点提取与匹配 邻域算法 光滑曲面
Author Affiliations
Abstract
1 School of Computer Science, Xidian University, Xi'an 710071, China
2 School of Economics and Management, Xi'an University of Technology, Xi'an 710048, China
Shearlets not only possess all properties that other transforms have, but also are equipped with a rich mathematical structure similar to wavelets, which are associated to a multi-resolution analysis. Recently, shearlets have been used in image denoising, sparse image representation, and edge detection. However, its application in image fusion is still under study. In this letter, we study the feasibility of image fusion using shearlets. Fusion rules of larger high-frequency coefficients based on regional energy, regional variance, and absolute value are proposed because shearlet transform can catch detailed information in any scale and any direction. The fusion accuracy is also further improved by a region consistency check. Several different experiments are adopted to prove that fusion results based on shearlet transform can acquire better fusion quality than any other method.
图像融合 Shearlets 小波 100.7410 Wavelets 100.0100 Image processing 100.2000 Digital image processing Chinese Optics Letters
2011, 9(4): 041001
