作者单位
摘要
烽火通信科技股份有限公司 宽带业务产出线,武汉 430074
50 Gbit/s无源光网络(PON)标准已趋于完善,后50 Gbit/s PON时代的技术标准尚属空白,亟待开展相关研究以推动整个产业链从系统、模块和芯片等方面提前进行布局。文章判断单波长200 Gbit/s速率和相干技术将会是继50 Gbit/s PON之后下一代PON系统的两大关键特征。单波长200 Gbit/s速率对运营商具备更大的吸引力,而强度调制/直接检测(IM/DD)技术难以持续满足200 Gbit/s速率下系统对Class C+等级功率预算的要求,需要采用灵敏度更高的相干技术。然而PON系统是一种典型的点对多点(P2MP)拓扑架构,将相干技术下沉到PON还有许多关键技术需要攻克,其中,涉及PON系统设备和媒体访问控制(MAC)芯片的架构重构、相干PON光模块的单纤双向(Bi-Di)技术改造、突发模式的相干发送与接收技术以及相干PON系统的波长管控技术。时分复用(TDM)仍然是实现P2MP传输的推荐方式,在TDM基础之上可以叠加新的复用维度,例如子载波复用(SCM)。新复用维度的引入给PON系统带来了灵活性,但同时也增加了设计的复杂度,将会颠覆当前的PON系统架构。叠加了SCM的相干PON系统将不再采用数字化接口方式与光模块进行连接,光模块本身需要具备高度线性驱动和调制能力。此外,用户侧光模块需要具备瞬时开关能力,以避免对其他用户造成干扰,因此需要开发新型的支持突发控制功能的相干光芯片。考虑到上行P2MP的突发相干接收环境,需要从系统层面实现对多个用户激光器的波长管控,避免上行方向因多用户波长快速切换造成的局端频偏估算偏差问题。综上,将相干技术应用于PON将会是一个全新的复杂系统工程,难以直接继承现有相干系统架构,需要匹配P2MP的应用需求,从芯片、模块和设备多个方面实现技术创新。
相干技术 50 Gbit/s无源光网络 时分复用 突发模式 coherent technology 50 Gbit/s PON TDM burst mode 
光通信研究
2024, 50(1): 23016701
作者单位
摘要
中山大学 a.电子与信息工程学院;b. 广东省光电信息处理芯片与系统重点实验室,广州 510006
相比于传统的强度调制/直接检测(IM/DD)系统,相干系统具有更高的容量和功率预算,能更好地满足高容量无源光网络(PON)的需求。近年来,如何将相干应用于PON场景以更好地支撑未来高带宽业务已成为研究热点。文章从系统架构、相干简化、上行突发模式检测以及灵活PON 4个方面对相干PON关键技术研究现状进行了总结,并展望提出了激光共享上下行滤波器组多载波(FBMC)-PON和半导体光放大器(SOA)电流调控灵活PON方案。
相干无源光网络 系统架构 相干简化 上行突发模式 灵活无源光网络 coherent PON system architecture coherent simplification uplink burst mode flexible PON 
光通信研究
2024, 50(1): 23016201
Author Affiliations
Abstract
1 The University of Tokyo, Department of Bioengineering, Tokyo, Japan
2 The University of Tokyo, Department of Precision Engineering, Tokyo, Japan
3 The University of Tokyo, Medical Device Development and Regulation Research Center, Tokyo, Japan
4 Saitama University, Department of Electronics and Information Sciences, Saitama, Japan
Spatiotemporal shaping of ultrashort pulses is pivotal for various technologies, such as burst laser ablation and ultrafast imaging. However, the difficulty of pulse stretching to subnanosecond intervals and independent control of the spatial profile for each pulse limit their advancement. We present a pulse manipulation technique for producing spectrally separated GHz burst pulses from a single ultrashort pulse, where each pulse is spatially shapable. We demonstrated the production of pulse trains at intervals of 0.1 to 3 ns in the 800- and 400-nm wavelength bands and applied them to ultrafast single-shot transmission spectroscopic imaging (4 Gfps) of laser ablation dynamics with two-color sequentially timed all-optical mapping photography. Furthermore, we demonstrated the production of pulse trains containing a shifted or dual-peak pulse as examples of individual spatial shaping of GHz burst pulses. Our proposed technique brings unprecedented spatiotemporal manipulation of GHz burst pulses, which can be useful for a wide range of laser applications.
pulse stretching spatiotemporal shaping ultrashort pulse trains ultrafast imaging burst laser ablation transmission spectroscopic imaging 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(1): 016002
作者单位
摘要
1 辽宁工程技术大学 矿业学院, 阜新 123000
2 中煤能源研究院有限责任公司, 西安 710054
为解决冲击地压矿井承载区段煤柱的冲击危险问题, 以兴隆庄煤矿B4328工作面的实际开采情况为例, 采用理论分析法在工作面掘进和回采期间对煤柱进行了稳定性力学分析, 计算了合理煤柱宽度; 建立了Phase2数值计算模型, 得到该煤柱在不同采掘状态下的应力分布规律; 根据应力集中程度在巷道两帮及底板实施大直径钻孔预卸压方案, 同时制定了在工作面回采前运输顺槽支护的补强措施。研究结果表明: 运顺掘出后巷道侧煤柱塑性区宽度为4.71 m, 采空区侧塑性区宽度为14.45 m, 认为煤柱仅受单侧的采动影响和掘巷应力重新分布影响, 25 m煤柱处于相对稳定状态; 同时模拟计算表明运顺开挖区域处于采空区支承压力峰值下降但数值仍较高的位置, 且外帮冲击危险大于内帮, 需要加强支护且对煤柱弹性核区域采取预卸压措施, 由于承载区段煤柱在采掘期间受扰动较小, 卸压后煤柱两侧将基本处于塑性状态, 弹性区开始产生塑性变形, 弹性能缓慢释放, 冲击危险程度降低。冲击地压危险监测数据表明防冲效果较好, 研究结论可为相似条件下较大尺寸的承载区段煤柱防冲问题提供理论与实践依据。
承载区段煤柱 力学分析 冲击地压 数值模拟 防治措施 bearing coal pillar mechanical analysis rock burst numerical simulation prevention measures 
爆破
2023, 40(3): 212
李冬 1,2魏波 1,2许岩 1,2于砚廷 1,2何传林 1,2,*
作者单位
摘要
1 齐鲁工业大学(山东省科学院)海洋仪器仪表研究所,青岛 266000
2 齐鲁工业大学(山东省科学院)海洋技术科学学院,青岛 266000
针对声速测量实验中多关注时间(相位)而忽略信号幅值的不足,依托常用的水声探测设备在水箱中搭建信号测量装置。利用示波器得到直达声的时间差和电压峰峰值,基于时差法的测量原理计算水中声速并进行电声转换,实现声速和声压的同步测量。结果表明声速和纯水中理论声速的相对误差为2.0%,声压级差和球面波声传播理论声压级差的相对误差约为6.0%。该实验设计加深了对声压、灵敏度等抽象概念的理解,训练了学生利用Excel进行数据处理的能力。
声速 声压 灵敏度 脉冲串 sound speed sound pressure sensitivity burst 
实验科学与技术
2023, 21(5): 23
Shuailin Liu 1,2,3Bin Zhang 1,2,3,*Yuanzhuang Bu 1,2,3Desheng Zhao 1,2,3[ ... ]Jing Hou 1,2,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha, China
2 Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology, Changsha, China
3 Hunan Provincial Key Laboratory of High Energy Laser Technology, Changsha, China
We report a Yb-doped all-fiber laser system generating burst-mode pulses with high energy and high peak power at a GHz intra-burst repetition rate. To acquire the uniform burst envelope, a double-pre-compensation structure with an arbitrary waveform laser diode driver and an acoustic optical modulator is utilized for the first time. The synchronous pumping is utilized for the system to reduce the burst repetition rate to 100 Hz and suppress the amplified spontaneous emission effect. By adjusting the gain of every stage, uniform envelopes with different output energies can be easily obtained. The intra-burst repetition rate can be tuned from 0.5 to 10 GHz actively modulated by an electro-optic modulator. Optimized by timing control of eight channels of analog signal and amplified by seven stages of Yb-doped fiber amplifier, the pulse energy achieves 13.3 mJ at 0.5 ns intra-burst pulse duration, and the maximum peak power reaches approximately 3.6 MW at 48 ps intra-burst pulse duration. To the best of our knowledge, for reported burst-mode all-fiber lasers, this is a record for output energy and peak power with nanosecond-level burst duration, and the widest tuning range of the intra-burst repetition rate. In particular, this flexibly tunable burst-mode laser system can be directly applied to generate high-power frequency-tunable microwaves.
burst-mode laser fiber laser high peak power high pulse energy 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(6): 06000e81
Zaiwei Cai 1†Zihao Li 1Yingtao Zhang 1Chiyi Wei 1[ ... ]Zhongmin Yang 1,2,3,4,5,*
Author Affiliations
Abstract
1 South China University of Technology, School of Physics and Optoelectronics, Guangzhou, China
2 South China University of Technology, State Key Laboratory of Luminescent Materials, Guangzhou, China
3 South China University of Technology, Guangdong Engineering Technology Research and Development Center of Special Optical Fiber Materials and Devices, Guangzhou, China
4 South China University of Technology, Guangdong Provincial Key Laboratory of Fiber Laser Materials and Applied Techniques, Guangzhou, China
5 South China Normal University, Research Institute of Future Technology, Guangzhou, China
Laser processing with high-power ultrashort pulses, which promises high precision and efficiency, is an emerging new tool for material structuring. High repetition rate ultrafast laser highlighting with a higher degree of freedom in its burst mode is believed to be able to create micro/nanostructures with even more variety, which is promising for electrochemical applications. We employ a homemade high repetition rate ultrafast fiber laser for structuring metal nickel (Ni) and thus preparing electrocatalysts for hydrogen evolution reaction (HER) for the first time, we believe. Different processing parameters are designed to create three groups of samples with different micro/nanostructures. The various micro/nanostructures not only increase the surface area of the Ni electrode but also regulate local electric field and help discharge hydrogen bubbles, which offer more favorable conditions for HER. All groups of the laser-structured Ni exhibit enhanced electrocatalytic activity for HER in the alkaline solution. Electrochemical measurements demonstrate that the overpotential at 10 mA cm - 2 can be decreased as much as 182 mV compared with the overpotential of the untreated Ni (-457 mV versus RHE).
high repetition rate ultrafast laser burst mode operation nickel electrocatalyst hydrogen evolution reaction 
Advanced Photonics Nexus
2023, 2(5): 056009
作者单位
摘要
江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013
碳化硅具有优秀的物理化学性能,是制作耐高温高压电子器件的关键材料,应用前景广阔。碳化硅硬度大,传统的机械切割存在崩边大、芯片破损和晶圆利用率低等问题,隐形切割因切割质量好和加工效率高脱颖而出。在多脉冲模式下采用控制变量法研究了碳化硅晶圆隐形切割时激光单脉冲能量、进给间距、脉冲重复频率、脉冲宽度和扫描速度对上下表面烧蚀道宽度、崩边尺寸和断面形貌的影响规律。针对多脉冲模式下存在的崩边大和断面粗糙度高等问题,采用脉冲串模式切割。结果表明,脉冲串模式可以更有效地实现内部改质,从而减小崩边,降低断面粗糙度。
激光技术 超快激光 碳化硅 隐形切割 脉冲串模式 崩边 断面粗糙度 
中国激光
2023, 50(20): 2002405
刘洋 1,2,*马海滨 1,2吴利翔 1,2郭达禧 1,2[ ... ]薛佳祥 1,2
作者单位
摘要
1 中广核研究院有限公司 ATF研发专项办公室深圳 518000
2 核电站高安全性事故溶错燃料技术工程实验室深圳 518000
FeCrAl合金包壳作为事故容错燃料(Accident Tolerant Fuel,ATF)中长期可商用的技术途径得到了广泛关注。本文旨在研究微量Y对FeCrAl合金包壳力学与氧化性能的影响。采用光学显微镜观察FeCrAl和FeCrAlY合金晶粒尺寸和微观形貌。采用爆破试验机和热重分析仪开展内压爆破试验和高温水蒸气氧化试验。采用X射线衍射仪(X-ray Diffractometry,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)和能量色散谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)观察FeCrAl和FeCrAlY合金氧化产物成分、表面及截面氧化产物形貌,并对其成分进行分析。研究结果表明:微量Y主要固溶到FeCrAl合金包壳基体中,未形成Fe-Y第二相;固溶到FeCrAl合金包壳基体中的Y未对室温到1 000 ℃内压爆破强度和破口形貌产生影响;但添加微量Y显著改善了FeCrAl合金包壳的耐高温水蒸气氧化性能,800 ℃、1 000 ℃和1 200 ℃水蒸气氧化8 h条件下,氧化增重量分别下降65.1%、60.0%和31.5%。相比于FeCrAl合金包壳表面单一的Al2O3氧化膜,FeCrAlY包壳表面形成了内部应力更低、致密性更高、且与基体结合力良好的含Y复合氧化膜。由此可见,微量Y的添加对FeCrAl合金的内压爆破性能未产生显著影响,但耐高温水蒸气氧化性能得到显著提高。
FeCrAl合金包壳 内压爆破 高温水蒸气氧化 氧化增重 FeCrAl alloy cladding Internal pressure burst High-temperature steam oxidation Oxidation weight gain 
核技术
2023, 46(6): 060202
宋越 1,2,3王志敏 1,2,*杨熙航 1,2,3薄勇 1,2[ ... ]彭钦军 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院理化技术研究所中国科学院固体激光重点实验室,北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所中国科学院功能晶体与激光技术重点实验室,北京 100190
3 中国科学院大学,北京 100049
提出了一种高光束质量、窄纳秒脉宽、高重复频率脉冲串输出的电光调Q激光器。通过优化键合Nd∶YVO4板条晶体掺杂区域的纵横比,结合腔模的最佳设计,限制腔内的高阶模式振荡,获得了两方向相近的高光束质量激光输出。利用激光二极管侧面泵浦键合的Nd∶YVO4板条晶体,采用电光调Q技术,研究了不同重复频率下1064 nm脉冲串激光的输出特性。在输出镜最佳透过率为40%、子脉冲调Q重复频率为80 kHz的条件下,获得了平均输出功率为5.03 W、子脉冲能量为0.50 mJ、子脉冲宽度为5.9 ns的脉冲串激光输出。在谐振腔内加入小孔光阑,获得了平均输出功率为2.56 W、子脉冲能量为0.26 mJ、子脉冲宽度为7.2 ns的脉冲串激光输出,对应的xy方向的光束质量因子分别为1.42和1.49。
激光器 电光调Q 脉冲串 高光束质量 窄脉宽 
中国激光
2023, 50(7): 0701004

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