红外与激光工程
2023, 52(11): 20230134
1 广西大学计算机与电子信息学院，广西 南宁 530004
2 清华大学电子工程系北京信息科学与技术国家研究中心，北京 100084
提出了一种基于相干接收机的相干光谱分析方案。采用相干接收机将待测信号与本振光进行同相和正交（IQ）混频和平衡探测，依据光外差原理计算出待测信号的功率，根据所计算出的功率与相应的本振频率之间的映射关系对待测信号的光谱进行重构。实验结果表明，当本振的扫描速率在80~200 nm/s范围时，分辨率优于12.5 MHz。所提出的光谱分析方案具备超高分辨率，可用于快速提取超密集波分复用系统精细的光谱结构。
光谱学 光外差 相干接收机 超密集波分复用 超高分辨率 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1930001
1 天津工业大学生命科学学院，天津 300387
2 天津市光电检测技术与系统重点实验室，天津 300387
3 天津工业大学电子与信息工程学院，天津 300387
将扩散干涉光谱（iDWS）技术与光外差检测方法和扩散散斑衬比分析方法相结合，提出了一种扩散相干散斑成像检测方法，并搭建了实验系统。该系统能有效地提高无创检测局部脑血流量（rCBF）的信噪比和检测精度，仿体流速实验结果表明，其相对血流指数与实际流速具有较好的线性度，在源-探距离为6~12 mm范围内线性相关系数均值为0.9881±0.0005。该检测方法可以区分不同目标区域的流速变化，管径为4.8 mm时相对误差为2.04%，结合血管管径测量方法可实现流速和流量的有效监测。通过在体实验和袖带加压实验，证明系统可以检测到活体rCBF的流速信息，且在有效测量流速范围内有较好的检测准确度。
医用光学 散斑光谱学 无创局部脑血流检测 扩散干涉光谱 光外差检测 扩散相干散斑衬比分析
1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院，陕西 西安 710048
2 西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室，陕西 西安 710065
为了实现高精度绝对距离测量，提出了双腔双频Nd∶YAG激光器（TCDFL）合成波绝对距离干涉测量方案。以正交解调Pound-Drever-Hall稳频的大频差TCDFL作光源，采用马赫-曾德尔干涉仪结构，设计了双频激光合成波绝对距离外差干涉测量系统，获得了两路同频外差干涉信号，对其进行比相测量，得到合成波干涉条纹的小数级次；对被测距离进行粗测，可唯一确定合成波干涉条纹的整数级次，从而实现绝对距离测量。建立了频差为24 GHz的二极管泵浦1064 nm正交线偏振TCDFL合成波长标定与绝对距离干涉测量实验系统，实验结果表明：空气中的合成波长标定值为12.4614 mm，其标准差为0.13 μm；当被测绝对距离为900 mm时，其重复测量平均值为899.3851 mm，标准差和测量不确定度分别为1.36 μm和4.08 μm。该实验研究为今后研究开发超精密绝对距离干涉测量仪奠定了坚实基础。
大频差双腔双频Nd∶YAG激光器 正交解调Pound-Drever-Hall稳频 绝对距离干涉测量 合成波长 马赫-曾德尔干涉仪 光外差 激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312025
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 西北工业大学 电子信息学院&光学影像分析与学习中心, 陕西 西安 710072
4 伦敦南岸大学 工程学院, 英国 伦敦 SE10AA
时间抖动是衡量光频梳、低相噪激光器、微波光子雷达等低噪系统性能的核心参数, 其精确测量已成为一项重要工作。传统的直接探测法受限于微波振荡器的本地噪声或光电探测器的噪声, 测量精度较低, 在实际应用中无法实现对极低时间抖动参数的高精度测量; 光外差、光学互相关等光学测量方法存在着系统复杂的缺点, 并且对参考源和被测源的要求较高。为了测量阿秒级别的时间抖动, 本文研究了一种高精度、无参考源的时间抖动测量方法, 该方法主要基于长光纤延迟线和光载波干涉技术实现对时间抖动的超高精度测量, 在满足较高测量精度的前提下无需两个相似待测源, 极大降低了测量系统的复杂程度。然后, 优化了测量系统结构, 解释了光纤延迟线体系中伪像峰机理, 并提出了二次差频梳齿模型。系统仿真测得100 MHz重频激光器在其100次谐波点10 GHz处、频偏10 MHz时的噪声基底为3.29×10-13 fs2/Hz(等同于-211 dBc/Hz), 从10 kHz到10 MHz总的均方根时间抖动为535 as。实验结果表明, 此方法在超低时间抖动测量方面具有明显优势, 作为一种便捷、高效的时间抖动测量方法, 可以应用于被动锁模激光器、光频梳、超连续谱等不同待测源。
时间抖动 锁模激光器 光纤 光外差 频域分析 timing jitter mode-locked laser optical fiber optical heterodyne frequency domain analysis 光学 精密工程
2020, 28(11): 2429
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
3 Peking University Yangtze Delta Institute of Optoelectronics, Nantong 226010, China
The rotation control of particles in optical tweezers is often subject to the spin or orbit angular momentum induced optical torque, which is susceptible to the mechanical and morphological properties of individual particle. Here we report on a robust and high-speed rotation control in optical tweezers by using a novel linear polarization synthesis based on optical heterodyne interference between two circularly polarized lights with opposite handedness. The synthesized linear polarization can be rotated in a hopping-free scheme at arbitrary speed determined electronically by the heterodyne frequency between two laser fields. The experimental demonstration of a trapped vaterite particle in water shows that the precisely controlled rotation frequency of 300 Hz can be achieved. The proposed method will find promising applications in optically driven micro-gears, fluidic pumps and rotational micro-rheology.
polarization modulation optical heterodyne optical tweezers optical rotation Opto-Electronic Advances
2020, 3(8): 08200022
1 上海大学机电工程与自动化学院, 上海 200072
2 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
激光相干偏振合成(CPBC)是获得高亮度线偏振激光输出的有效方法。基于此,提出一种光相位调制技术,将两路光相位差转变为幅度调制,进行光外差偏振相位探测和线性锁相控制,实现了两路同频率激光光束的相干偏振合成。理论上详细分析了光外差偏振相位探测的理论模型和线性锁相控制环路的数学模型,用于优化系统参数。锁相控制后,合成光束的输出功率为352.4 mW,偏振消光比高达17.67 dB,系统的控制带宽约为66.1 kHz,剩余相位噪声为1×10 -4 rad·Hz -1/2(1 Hz)和3×10 -6 rad·Hz -1/2(>100 Hz)。相比于其他CPBC的锁相方法,该方法对偏振消光比以及控制带宽都有明显的提升,有效地抑制了相位噪声。
激光光学 相干偏振光束合成 光外差探测 偏振相位控制 偏振消光比 光学学报
2020, 40(10): 1014002
复旦大学 通信科学与工程系 电磁波信息科学重点实验室，上海 200433
随着无线通信技术的发展，对无线通信速率和频率的要求逐年提高。现有无线通信频段已趋于饱和，而太赫兹频段是一个全新的空间。本文按照产生方式分类对近年国内外太赫兹通信研究最新进展进行了综述，并给出未来太赫兹通信系统在光载无线通信、空间领域、**领域上的可能应用方向。
太赫兹通信 太赫兹产生 光学外差法 太赫兹通信应用 Terahertz communication Terahertz wave generation optical heterodyne Terahertz wave communication application 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(6): 931
上海理工大学 医疗器械与食品学院, 上海 200093
液体的折射率是一个重要的物理参数,在外界一定的条件下,掌握液体折射率及其变化,则可以了解其纯度、浓度等参数及品质。提出一种用低相干光外差干涉方法测量反复使用食用油的折射率,进而鉴别油的品质。实验以改进的迈克尔逊干涉仪为基础,将样品油放入测量臂光路中,当两束分别来自测量臂与参考臂的低相干光的光程接近相等时,会出现光外差干涉现象。利用光电探测器得到此干涉信号,根据前后相应的光程变化量,进而得到待测样品的折射率。食用油经反复加热1、2、3、5、7次后,葵花油的折射率分别为1.469 5、1.469 7、1.470 1、1.470 7、1.471 3,玉米油的折射率分别为1.468 8、1.469 1、1.469 4、1.470 1、1.471 1。结果表明,该方法可以准确测量出不同加热次数食用油的不同折射率,测量稳定性较高,能快捷、有效地鉴别反复使用的食用油品质。
折射率 光学外差干涉 反复使用食用油 the refractive index optical heterodyne interference repeated use of edible oil
南京邮电大学光电工程学院, 江苏 南京 210003
基于单个双驱动马赫-曾德尔调制器(DDMZM)，提出一种宽且平坦的可调谐光学频率梳(OFC)的产生方案，其结构简单、易于实现、成本低。对方案原理进行理论分析，利用Optisystem 7.0软件进行仿真研究。结果表明，产生的OFC梳线数目不多，但平坦度较好，中心频率和梳线间距均可独立调谐。可调谐光源的中心频率决定了OFC的中心频率。将基于光外差法产生的微波射频信号作为DDMZM的驱动信号，确定了OFC的梳线间距，最大可达150 GHz，有效频谱带宽为600 GHz。
激光光学 光学频率梳 双驱动马赫-曾德尔调制器 光外差法 微波射频信号 激光与光电子学进展
2016, 53(7): 071402
