作者单位
摘要
西安理工大学 自动化与信息工程学院,西安 710048
【目的】

相干光通信是一种高速、高质量和高保密的通信方式,而相干检测在相干光通信中有着极其重要的作用。高灵敏度的相干检测系统可以大幅提升相干光通信的距离,通过研究影响相干检测灵敏度的因素可以针对性地做出校正,从而提高检测的灵敏度。

【方法】

文章简要阐述了相干检测的原理,总结了该领域的国内外研究进展,分析了无线光相干检测系统产生的热噪声、散粒噪声、波前畸变、偏振失配角、光斑尺寸偏差和光轴偏转、耦合效率、探测器的性能和前置光放大器等方面对相干检测灵敏度的影响。

【结果】

结果表明,系统的热噪声和散粒噪声对检测灵敏度的影响可以通过控制本振光功率使其达到最小;信号光的波前畸变可以通过增加自适应校正系统来抑制;信号光与本振光的偏振失配角可以采用偏振控制补偿装置来补偿;光斑尺寸偏差和光轴偏转需要提高硬件的加工水平来减小这种误差;使用新型的探测器可以在一定程度上提升探测器的性能;前置光放大器能够对微弱的信号光进行放大,对提升检测灵敏度十分重要。

【结论】

文章分析了影响无线光相干检测灵敏度的因素,总结了近年来国内外学者提高检测灵敏度的方法,为实际应用中检测系统灵敏度的提升提供了理论参考,对相干光通信系统性能的提升有着重要的意义。

无线光通信 相干检测 检测灵敏度 混频效率 wireless optical communication coherent detection detection sensitivity mixing efficiency 
光通信研究
2024, 50(2): 23008101
作者单位
摘要
1 北方民族大学 计算机科学与工程学院, 宁夏银川75002
2 西安电子科技大学 电子工程学院,陕西西安710071
由于不同的照明条件、复杂的大气环境等因素,相同端元的光谱特征在图像的不同位置呈现出可见的差异,这种现象被称为端元的光谱变异性。在相当大的场景中,端元的变异性可能很大,但在适度的局部同质区内,变异性往往很小。扰动线性混合模型(Perturbed Linear Mixing Model,PLMM)在解混的过程中可以减轻端元变异性造成的不利影响,但是对缩放效应造成的变异性的处理能力较弱。为此,本文改进了扰动线性混合模型,引入了尺度因子以处理缩放效应造成的变异性,并结合超像素分割算法划分局部同质区,然后设计出基于局部同质区共享端元变异性的解混算法(Shared Endmember Variability in Unmixing,SEVU)。与扰动线性混合模型,扩展线性混合模型(Extended Linear Mixing Model,ELMM)等算法相比,所提SEVU算法在合成数据集上平均端元光谱角距离(mean Spectral Angle Distance, mSAD)和丰度均方根误差(abundance Root Mean Square Error, aRMSE)最优,分别为0.085 5和0.056 2;在Jasper Ridge和Cuprite真实数据集上mSAD是最优的,分别为0.060 3和0.100 3。在合成数据集和两个实测数据集上的实验结果验证了SEVU算法的有效性。
高光谱图像 混合像元分解 光谱变异性 扰动线性混合模型 局部同质区 hyperspectral image unmixing spectral variability perturbed linear mixing model local homogeneous region 
光学 精密工程
2024, 32(4): 578
Author Affiliations
Abstract
1 Chinese Academy of Sciences, GBA branch of Aerospace Information Research Institute, Guangzhou, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
A 60-mW solid-state deep ultraviolet (DUV) laser at 193 nm with narrow linewidth is obtained with two stages of sum frequency generation in LBO crystals. The pump lasers, at 258 and 1553 nm, are derived from a homemade Yb-hybrid laser employing fourth-harmonic generation and Er-doped fiber laser, respectively. The Yb-hybrid laser, finally, is power scaling by a 2 mm × 2 mm × 30 mm Yb:YAG bulk crystal. Accompanied by the generated 220-mW DUV laser at 221 nm, the 193-nm laser delivers an average power of 60 mW with a pulse duration of 4.6 ns, a repetition rate of 6 kHz, and a linewidth of ∼640 MHz. To the best of our knowledge, this is the highest power of 193- and 221-nm laser generated by an LBO crystal ever reported as well as the narrowest linewidth of 193-nm laser by it. Remarkably, the conversion efficiency reaches 27% for 221 to 193 nm and 3% for 258 to 193 nm, which are the highest efficiency values reported to date. We demonstrate the huge potential of LBO crystals for producing hundreds of milliwatt or even watt level 193-nm laser, which also paves a brand-new way to generate other DUV laser wavelengths.
193 nm solid-state laser deep ultraviolet LBO crystal sum frequency mixing narrow linewidth 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(2): 026012
Yuxi Pang 1,2Qiang Ji 1,2Shaonian Ma 1,2Xian Zhao 1,2[ ... ]Yanping Xu 1,2,*
Author Affiliations
Abstract
1 Shandong University, Center for Optics Research and Engineering, Qingdao, China
2 Shandong University, Key Laboratory of Laser and Infrared System of the Ministry of Education, Qingdao, China
3 Shandong University, School of Information Science and Engineering, Qingdao, China
4 National Research Council Canada, Ottawa, Canada
5 University of Ottawa, Physics Department, Ottawa, Canada
The optical rogue wave (RW), known as a short-lived extraordinarily high amplitude dynamics phenomenon with small appearing probabilities, plays an important role in revealing and understanding the fundamental physics of nonlinear wave propagations in optical systems. The random fiber laser (RFL), featured with cavity-free and “modeless” structure, has opened up new avenues for fundamental physics research and potential practical applications combining nonlinear optics and laser physics. Here, the extreme event of optical RW induced by noise-driven modulation instability that interacts with the cascaded stimulated Brillouin scattering, the quasi-phase-matched four-wave mixing as well as the random mode resonance process is observed in a Brillouin random fiber laser comb (BRFLC). Temporal and statistical characteristics of the RWs concerning their emergence and evolution are experimentally explored and analyzed. Specifically, temporally localized structures with high intensities including chair-like pulses with a sharp leading edge followed by a trailing plateau appear frequently in the BRFLC output, which can evolve to chair-like RW pulses with adjustable pulse duration and amplitude under controlled conditions. This investigation provides a deep insight into the extreme event of RWs and paves the way for RW manipulation for its generation and elimination in RFLs through adapted laser configuration.
optical rogue wave modulation instability random fiber laser cascaded stimulated Brillouin scattering four-wave mixing temporally localized structure 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(2): 026008
作者单位
摘要
首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室,北京 100048
液态水是世界上最常见的物质,却具有复杂的分子网络结构以及超快的演化过程。迄今为止,我们对水的了解仍然不全面。长期以来,用液态水来产生或探测太赫兹波一直被认为是不可能的,主要原因是极性液体,尤其是液态水,表现出对太赫兹波的强吸收,阻碍了太赫兹液体光子学的发展。与其他物质状态相比,液体具有许多独特的性质。具体来说,液体的材料密度与固体相当,这意味着与激光脉冲相互作用的分子数量比气体多3个数量级。与固体相比,液体的流动性允许每个激光脉冲入射到介质的新区域,即使使用高重复率激光脉冲,材料损伤阈值也不是问题。液体的引入加深了目前对高能量密度等离子体、激光与物质相互作用过程中电离粒子的超快动力学的理解。太赫兹液体光子学是近年来新兴的课题,它为研究人员从液体材料中获得太赫兹辐射提供了一种选择。这一跨学科、变革性的课题应该会推动太赫兹波传感和光谱技术的发展,并将对太赫兹科学产生重大影响,包括下一代液体源、探测器和系统的开发。
太赫兹波 相干探测 液体等离子体 四波混频 
激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0326001
陈力 1,2殷一民 1,2李玉栋 1李猛 1,2陈爽 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国空气动力研究与发展中心 设备设计与测试技术研究所,四川绵阳62000
2 中国空气动力研究与发展中心 空气动力学国家重点实验室,四川绵阳61000
为了测量复杂流动速度分布,基于分子标记示踪原理建立了飞秒激光电子激发标记(FLEET)测量装置。开展了超声速混合流动速度分布测量实验,获得了马赫数3.0射流分别与马赫数2.0,2.5及2.9射流形成的混合流动速度分布的测量结果;结合大涡模拟和纹影实验,显示了混合层的流场结构。利用延迟10 μs的荧光标记线与荧光基线的位移差,分析得出实验中FLEET速度测量的不确定度优于5 m/s;在高低速主流区,FLEET测量的速度结果与计算结果基本一致;在混合层,FLEET实现了较大梯度的速度分布测量,混合层的厚度与纹影实验结果符合较好。实验表明,建设的FLEET装置具有较强的工程实验能力,能够实现超声速混合层等复杂流动速度的分布测量。
飞秒激光 分子示踪 速度测量 超声速混合层 femtosecond laser molecular tagging velocity measurement supersonic mixing layer 
光学 精密工程
2023, 31(19): 2781
作者单位
摘要
1 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室 上海 200062
2 中国科学院超强激光科学卓越创新中心 上海 201800
3 山西大学 极端光学协同创新中心 山西 太原 030006
由于原子相干性可以增强光学非线性效应,基于原子系综的四波混频过程是产生压缩态和纠缠态的一项有前景的技术。光参量放大器中的相敏放大器的增益随输入信号相位的变化而变化,且相敏放大过程具有低噪声特性。因此,基于原子系综的相敏四波混频过程在实际应用中有着潜在的应用价值。本文介绍了基于原子系综的相敏四波混频过程的理论方案,概述了该系统输出光场的量子特性,综述了基于原子系综的相敏四波混频过程在实验上的应用,包括在双模相敏放大器中利用干涉诱导增强了量子压缩,对双模相敏放大器的相位进行操纵以实现两种类型的纠缠,以及用直接强度探测法测量明亮注入SU(1,1)干涉仪的相位灵敏度。
四波混频 相敏放大器 量子压缩 量子纠缠 four-wave mixing phase-sensitive amplifier quantum squeezing quantum entanglement 
量子光学学报
2023, 29(2): 020001
作者单位
摘要
1 量子光学与光量子器件国家重点实验室 山西大学光电研究所 山西 太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心 山西 太原 030006
本文理论分析和实验测量研究了微波相位噪声对里德堡原子天线微波混频信号的影响。通过研究微波混频信号的相位噪声项,建立在信号场中加入相位噪声后微波混频信号强度变化的理论模拟图。实验基于室温铯原子气室中里德堡原子电磁感应透明光谱,实现里德堡原子|64S1/2?→|64P1/2?态的电偶极跃迁,得到频率13.806 057 GHz与13.806 000 GHz的微波场混频信号。同时,对混频信号强度的参数依赖关系进行研究。经实验发现,基于里德堡原子天线微波混频信号强度与参考场的功率有关,优化功率参数条件下,参考场可以实现约20dB的混频信号增强;当参考场调控里德堡原子达到微波混频效率最大时,在信号场中加入相位噪声,会导致混频信号强度的显著降低。
里德堡原子天线 相位噪声 微波混频信号 电磁感应透明 Rydberg atomic antenna Phase noise The microwave mixing signal Electromagnetically Induced Transparency 
量子光学学报
2023, 29(2): 020501
章可钦 1,2林宝军 1,2,3,4,5刘迎春 1,2,3董明佶 1,2邵瑞强 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 微小卫星创新研究院,上海 201210
2 上海微小卫星工程中心, 上海 201210
3 中国科学院 空天信息创新研究院,北京100094
4 中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京 100094
5 上海科技大学 信息科学与技术学院,上海 201210
为满足空天信息传输容量快速增长的需求,针对未来卫星高速率大带宽的发展趋势,提出了基于激光微波混合星间链路的北斗导航网络优化方法。分析了混合链路在星间链路测距能力、路由收敛效率,并进行了仿真,验证了协同测距、协同管理方法在提升混合网络效率中的有效性。仿真结果表明:Ka频段激光协同测距时间相较传统微波网络短,定位精度因子(PDOP)最高值由3.4降低至2.3;混合网络路由收敛速度较单激光网络快,由41 s降至15 s左右。
星间链路 激光微波混合 导航星座 星座网络 网络优化 intersatellite link, laser microwave mixing, navig 
光通信技术
2023, 47(4): 0062
作者单位
摘要
1 武汉科技大学城市建设学院,武汉 430065武汉科技大学高性能工程结构研究院,武汉 430065城市更新湖北省工程研究中心,武汉 430065
2 武汉科技大学城市建设学院,武汉 430065
3 武汉大学 水资源工程与调度全国重点实验室,武汉 430072
铁铝酸盐水泥具有优异的抗海水侵蚀性能,在海洋工程应用中具有突出优势。研究了海水拌和与掺入偏高岭土对铁铝酸盐水泥浆体的流动度、凝结时间、水化热、电阻率、内部温度、化学收缩、抗压强度和水化产物的影响。结果表明,掺入偏高岭土减小了水泥浆体的流动度,缩短了凝结时间,72 h化学收缩、24 h电阻率均减小,浆体内部温度峰值降低。偏高岭土掺量小于20%时可加快早期水化放热速率、化学收缩和电阻率,并可促进钙矾石生成。海水拌和能加快水泥水化,使得水泥浆体的流动度显著降低,凝结时间显著缩短,并生成水化产物Friedel盐。海水和适量的偏高岭土拌和促进了更多的钙矾石生成,提高了铁铝酸盐水泥浆体的抗压强度。各试样的180 d抗压强度与淡水拌和时相比提高48.6%~80.2%。
铁铝酸盐水泥 海水拌和 偏高岭土 水化热 电阻率 ferroaluminate cement seawater mixing metakaolin heat of hydration electrical resistivity 
硅酸盐学报
2023, 51(11): 2834

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