1 上海大学机电工程与自动化学院,上海 200444
2 新型显示技术及应用集成教育部重点实验室,上海 200072
深度分割复用(DDM)是一种常用的生成彩色纯相位全息图的方法,在重建单个彩色图像时能够取得良好的效果,但是在重建多平面彩色图像时,会不可避免地出现再现质量差和串扰的现象。提出一种基于时分复用生成多平面彩色纯相位全息图的迭代方法,该方法基于Gerchberg-Saxton(GS)算法,在记录全息图时,对每个通道平面施加幅度约束,重复此过程,彩色图像的红(R)、绿(G)和蓝色(B)通道信息被分别记录在三个纯相位全息图中。在再现时,RGB三色通道在相同的距离处重合,重建出目标彩色图像。展示了1幅、3幅和5幅彩色图像的重建结果,与DDM方法相比,所提方法明显提高了重建彩色图像的质量水平,有效避免了不同通道平面之间的串扰。数值模拟和光电再现均证明了所提方法的有效性。
深度分割复用 纯相位全息图 Gerchberg-Saxton算法 时分复用
南昌航空大学测试与光电工程学院,江西 南昌 330063
基于离轴积分腔输出光谱技术(OA-ICOS)设计并搭建一套近红外二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)传感系统,用于快速、实时和原位监测环境中的CH4和CO2。通过加入射频(RF)噪声源减少离轴积分腔输出光谱中的残余腔模式,从而提高了基于OA-ICOS的CH4和CO2传感系统的信噪比、精度和测量灵敏度。结果表明:加入RF噪声源后OA-ICOS系统的测量精度相对于无噪声源的系统提高了2.74倍。由Allan方差结果可知,在加入RF噪声源的OA-ICOS系统中,CO2和CH4的Allan方差值始终优于无噪声源的OA-ICOS系统,在1000 s时CO2和CH4的探测极限分别为0.55×10-6和5.78×10-9,相对于无噪声源的OA-ICOS系统探测极限至少提高了3倍。在5 s的平均时间下,加入RF噪声源的系统中CH4和CO2的噪声等效灵敏度分别为1.70×10-9cm-1·Hz-1/2和1.07×10-9cm-1·Hz-1/2。此外,对大气中CH4和CO2浓度水平进行了为期4 d的连续监测,以验证所发展的CH4和CO2传感器系统的稳定性和可靠性。
大气光学 直接吸收光谱 离轴积分腔 射频噪声源 双气体探测 时分复用 光学学报
2023, 43(24): 2401013
Author Affiliations
Abstract
1 College of Optical and Electronic Technology, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
2 Key Laboratory of Medical Electronics and Digital Health of Zhejiang Province, Jiaxing University, Jiaxing 314001, China
A simple quasi-distributed fiber sensing interrogation system based on random speckles is proposed for weak fiber Bragg gratings (WFBGs) in this work. Without using tunable lasers or spectrometers, a piece of multimode fiber is applied to interrogate the WFBGs relying on the wavelength sensitivity of speckles. Instead of the CCD sensor, an InGaAs quadrant detector serves as the receiver to capture the fast-changing speckle patterns. A supervised deep learning algorithm of the multilayer perceptron architecture is implemented to process speckle data and to interrogate temperature changes or dynamic strains. The proposed demodulation system is experimentally demonstrated for WFBGs with 0.1% reflectivity. The experimental results demonstrate that the new system is capable of measuring temperature change with an accuracy of 1°C and achieving dynamic frequency of 100 Hz. This speckle-based interrogation system paves a new way for distributed WFBGs sensing with a simple design.
weak fiber Bragg gratings random speckles deep learning time-division-multiplexing Chinese Optics Letters
2023, 21(12): 121601
强激光与粒子束
2023, 35(10): 103004
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200240
在长距离光纤时间传递链路中,为了避免使用中继放大导致双向传输时延不对称以及引入附加的噪声,提出一种基于单光子探测的长距离光纤时间传递方案。将经过主端(从端)1 pulse/s时间信号控制的激光脉冲序列作为发送信号,利用从端(主端)具有极高探测灵敏度的单光子探测器接收到达信号,并基于双向时分复用同纤同波时间比对方案得到双向光纤链路传输时延变化,进而根据时间相关单光子计数和高斯拟合的数据处理方式得到两端之间钟差的时间稳定度。为了实现单光子探测器在门控模式下对长距离光纤实验系统的长期测试,设计并实现了外部触发门控工作方式下动态调整的触发控制系统。通过利用光纤链路传输时延变化量,实现对门控触发信号的控制。350 km单模光纤和对应长度的色散补偿光纤(链路总损耗约为100 dB)的时间传递系统实验结果表明,时间传递稳定度优于1.5 ps@1 s和0.4 ps@8192 s。所提方法为长距离高精度光纤时间传递提供了一种有效的解决方案。
光纤 时间传递 单光子探测 双向时分复用 传输时延 光学学报
2023, 43(13): 1306004
1 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心,河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心,河北 保定 071002
因磁光开关的开关速度快、可靠性高、串扰小等特点,提出一种基于光纤磁光开关的时分复用全固态激光雷达。分析了基于光纤磁光开关的时分复用全固态激光雷达的成像原理,实验测试影响激光雷达性能的磁光开关相关性能参数,包括延迟时间、开关上升沿时间、插入损耗、回波损耗。随后,基于1×8光纤磁光开关搭建了时分复用全固态激光雷达实验系统,通过磁光开关将光路切换到二维光束阵列不同位置的光纤通道中,基于飞行时间(ToF)测距技术实现了激光雷达的快速三维成像。最终,通过对空间目标构建三维点云图,验证了该雷达系统的全固态三维成像能力,实现了510.3 Hz的扫描频率和0.36°的角度分辨率,并通过微平移台可将角度分辨率提高到0.18°。与micro-electro-mechanical system(MEMS)和光学相控阵的光束成像技术相比,所设计的技术方案具有成本低、能量利用率高和光束质量高等优点。
激光雷达 时分复用 磁光开关 光纤阵列 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1228012
针对高速旋转设备分布式测量需求, 设计了一种单通道光纤旋转连接器(FROJ), 并进行了性能测试。以此单通道FROJ为基础, 采用磁光开关通过时分复用方式设计了四通道FROJ, 在静态和动态条件下分别测试了其插入损耗。实验结果表明: 该四通道FROJ的插入损耗小于4.5 dB,旋转变化量小于2 dB, 在转速不超过600 r/min时可以实现光信号的可靠传输。
光纤旋转连接器 磁光开关 时分复用 多通道光信号传输 分布式测量 fiber optic rotary joint magneto-optic switch time-division multiplexing multi-channel optical signal transmission distributed measurement
1 中国科学院半导体研究所传感技术联合国家重点实验室,北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京 100049
3 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
光纤传感器因具有测量分辨率高、耐极端环境等优点,成为了纳应变量级静态地壳应变观测领域的研究热点。提出了时分复用与椭圆拟合参考补偿技术,用于高分辨率多路复用的光纤静态应变传感。采用光纤迈克耳孙干涉仪作为传感器,每个传感干涉仪附加一个参考干涉仪。实验结果表明,所提出的高分辨率光纤时分复用静态应变传感技术能够实现四通道的高分辨率静态应变测量,各通道的静态应变分辨率均优于0.26 nε,在高分辨率地壳应变观测传感网络中具有很好的应用前景。
光纤光学 光纤传感 地壳应变观测 静态应变 时分复用
合肥工业大学 微电子设计研究所, 合肥 230601
随着量子计算机的发展,传统加密算法受到严重的威胁。为了对抗量子攻击,同态加密技术引起了关注,其中环错误学习(RLWE)的加密方案具有加密效率高、硬件实现简单等优点,在硬件加密上具有巨大的潜力。本文提出并实现了一种RLWE加解密电路,采用了费马数变换、访存优化和分时复用等方法。实验结果表明,在同等安全参数集下,所提出的RLWE加解密电路的硬件资源效率分别可达到6.01和12.03。
环错误学习 费马数变换 访存优化 分时复用 现场可编程门阵列实现 ring-learning with error (RLWE) Fermat number transformation (FNT) memory access optimization time division multiplexing field programmable gate array (FPGA) implementatio