利用全球定位系统 (GPS)接收到的秒脉冲 (1PPS), 对常见的二级频率源温补晶振 (TCXO)和相干布局囚禁 (CPT)原子钟驯服开展研究。设计了硬件锁相环的驯服方案, 利用时间数字转换器(TDC)测量本地分频 1PPS与 GPS接收机收到的 1PPS时间差, 实现本地信号相对 GPS时间信号的锁定。锁定之后, TCXO实现了万秒稳定度为 8.5 ′ 10-12, 驯服后 3.5×104 s的平均频率准确度提升至 5倍以上。此外, 深入研究了 CPT原子钟的噪声模型, 在 Matlab上对其进行仿真, 建立起频率白噪声和频率随机游走噪声在阿伦方差曲线上的对应关系, 对比了平均滤波和平均滤波+卡尔曼滤波 2种滤波测频方案对 CPT原子钟的驯服效果, 频率稳定度在 5×104 s时有一个数量级的提升。
TDC测量 全球定位系统 频率驯服 卡尔曼滤波 TDC measurement Global Position System frequency disciplining Kalman filtering 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(2): 249
1 唐山学院土木工程学院，唐山 063000
2 河北省地矿局第五地质大队，唐山 063000
钢渣和矿渣是常见的两种工业废渣，大量堆放且资源化利用困难。以钢渣粉和矿渣粉为基础材料，电石渣粉作为激发剂，可对淤泥质土进行固化处理。通过开展无侧限抗压强度试验，分析固化淤泥质土的强度特性和应力-应变关系，利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等微观测试，探索电石渣激发钢渣-矿渣固化淤泥质土的作用机理。结果表明，电石渣粉质量掺量为6%时，电石渣-钢渣-矿渣固化淤泥质土无侧限抗压强度最大，28 d固化淤泥质土强度与同龄期水泥土相当，且具有较好的延性。电石渣可以提供碱性环境和大量钙离子，有效激发钢渣和矿渣的水化活性，促进C-S-H凝胶的大量生成，同时促进离子交换和团粒化作用，使固化淤泥质土强度显著提高。
钢渣 矿渣 电石渣 固化淤泥质土 无侧限抗压强度 微观机理 steel slag ground granulated blast-furnace slag calcium carbide slag solidified muddy soil unconfined compressive strength micro mechanism
早期区块链系统主要运行在冯·诺依曼架构的通用处理器上, 随着区块链技术的发展, 其在各行各业得到广泛应用和大规模部署的情况下, 在计算密集型和通信密集型场景中, 需要同时兼顾高计算能效和高计算灵活性。本文在此基础上, 利用本地计算机和云服务器这类通用处理器结合现场可编程门阵列 (FPGA)组成异构计算区块链网络, 从而经济有效地获得了高能效计算能力、优秀的兼容性和可拓展性, 以及较高的计算资源利用率, 为区块链计算方式由同构走向异构提供底层技术方案, 带来了更多的区块链应用可能性, 具有广阔应用前景。
区块链 异构计算 现场可编程门阵列 计算能效 blockchain heterogeneouscomputing Field -Programmable GateArray computing energy efficiency 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(4): 697
Author Affiliations
Abstract
1 Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China
2 Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
3 University of Wollongong, NSW 2522, Australia
A novel physical layer data encryption scheme using two-level constellation masking in three-dimensional (3D) carrier-less amplitude and phase modulation (CAP) passive optical network (PON) is proposed in this Letter. The chaotic sequence generated by Chua’s circuit model realizes two-level encryption of displacement masking and constellation rotation for 3D constellations. We successfully conduct an experiment demonstrating 8.7 Gb/s 3D-CAP-8 data transmission over 25 km standard single-mode fiber. With two-level constellation masking, a key space size of 2.1 × 1085 is achieved to bring about high security and good encryption performance, suggesting broad application prospects in future short-range secure communications.
physical layer data encryption constellation masking carrier-less amplitude and phase modulation passive optical network Chinese Optics Letters
2021, 19(1): 010601
相对于外腔半导体激光器，分布式反馈(Distributed Feedback Laser，DFB)激光器的温调率较高，为实现饱和吸收稳频，需要对激光器温度进行精密控制。分析了饱和吸收稳频系统的控温需求，基于MAX1978芯片设计了精密温控系统；利用恒流源对测温电桥电路进行了线性优化，利用遗传算法对模拟PID电路参数进行快速整定，系统最终实现0.2mK的控温稳定度，比同类设计的稳定度高1~2个数量级，解决了饱和吸收谱线明显晃动的问题，具有广阔的应用前景。
分布式反馈激光器 精密控温 遗传算法 饱和吸收稳频 DFB laser precise temperature control genetic algorithm MAX1978 MAX1978 saturated absorption frequency stabilization
光神经拟态系统能以比生物大脑快几百万至十亿倍的运行速度模拟神经拟态算法, 优于电神经拟态硬件系统, 且其可胜任比传统光计算更复杂的计算任务。光神经拟态计算探索超快光脉冲信号的自适应性、稳健性和快速性, 能够避免传统数字光计算的芯片集成及模拟光计算的噪声积累等问题。本文报道了光子神经拟态信息处理的发展历程, 并从光子神经元, 光脉冲学习算法以及可集成光学神经拟态网络框架等方面介绍了光神经拟态计算的关键理论和技术。阐述了光神经拟态计算研究的必要性及存在的问题, 展望了其潜在的应用前景。
光计算 光神经系统 超快信息处理 非线性光学信号处理 半导体激光器 激光与光电子学进展
2016, 53(12): 120004
1 北京大学信息科学技术学院, 北京 100871
2 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
偏振非互易误差是光纤陀螺中的主要误差来源之一。双偏振光纤陀螺中两正交偏振态所含偏振非互易误差存在反号特性，因此可利用光域补偿抑制偏振非互易误差。基于双偏振光纤陀螺理论和模型，研究光源特性对双偏振光纤陀螺性能的影响，发现相干长度小且偏振度（DOP）低的光源有利于补偿偏振非互易误差，从而改善双偏振光纤陀螺的长时间稳定性性能。实验表明，双偏振光纤陀螺中采用超荧光光纤光源或消偏的超辐射发光二极管，可实现偏振非互易误差的有效补偿。
光纤光学 光纤陀螺 偏振非互易误差 双偏振
介绍基于 85Rb原子相干布居囚禁(CPT)现象的微型原子钟的设计与实现，系统以 MSP430单片机作为主控芯片，实现电流源、TCXO和射频等功能模块，并与 CPT原子钟物理部分实现联调与整机封装，实现了高稳定度、低功耗的小型 CPT原子钟。整机体积只有 31 cm3，功耗为 660 mW，测得 10 MHz输出信号稳定度约为 2×10-10 s-1,4×10-11/1 000 s。系统采用全宽调制在 85Rb的D1线实现CPT原子钟方案，可提升 CPT共振谱线对比度，提高原子钟稳定度。
原子钟 相干布局囚禁 微型 atomic clock Coherent Population Trapping 85Rb 85Rb miniature 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(4): 649
为进一步实现原子钟的低功耗、微型化，设计了一种用于 85Rb原子钟的专用射频模块芯片。该芯片采用了交叉耦合差分结构，利用串联的平面集成螺旋电感达到 3 GHz的输出频率，同时采用了累积型 MOS变容管，实现控制电压对于输出频率的单调调节。最终对设计芯片进行了仿真测试，并完成了流片与封装，基本达到了设计指标。
射频模块 可变电容 螺旋电感 芯片设计 RF module variable capacitor spiral inductors chip design 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(6): 921
飞秒光梳为精密光谱测量领域带来了革命性的进展，不仅为射频与光频建立了直接的联系，将光谱测量精度提高至17 位，而且还可以直接用于光谱测量，产生了一门新的学科--直接光梳光谱学(DFCS)。在DFCS 中，光梳脉冲能量放大和非线性频率变换是不可或缺的手段，但是传统的脉冲放大、高次谐波产生过程会导致光梳的频率分辨率下降，精度和能量难以兼得。本文报道了激光光谱学中的重大进展--拉姆塞光梳光谱学，该技术结合了两个诺贝尔奖概念，可实现光谱的高准确度、高分辨率测量。
光谱学 拉姆塞 光梳 直接光梳光谱学 拉姆塞光梳光谱学 激光与光电子学进展
2015, 52(11): 113002
