南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室，天津 300350
基于非线性偏振旋转技术搭建了1550 nm波段的被动锁模光纤激光器，结合时间拉伸色散傅里叶变换实时探测技术，对激光器中孤子束缚态动力学进行了测量，并基于自相关算法分析了孤子间距与相位差的演化。同时设计了对孤子束缚态动力学进行特征提取与预测的演化卷积自编码模型，实现了孤子束缚态动力学的特征参数提取以及预测。研究结果为孤子动力学研究提供了新见解，有助于挖掘孤子相互作用的物理机制。
激光器 光纤激光器 孤子束缚态 卷积自编码 时间拉伸色散傅里叶变换 中国激光
2023, 50(11): 1101016
1 中国航空工业集团公司 北京长城计量测试技术研究所，北京 100095
2 中国科学技术大学 地球与空间科学学院，安徽 合肥 230026
在瞬态高速测速场景中，目标物体在几十ns时间内能加速到几~几十km/s，因此光子多普勒测速系统中电学数模转换器件带宽要求达到GHz甚至上百GHz。时间拉伸光子多普勒测速系统利用飞秒激光时间拉伸特性，在光域中完成信号降频处理，降低了光电信号探测器件和电学数模转换器件带宽压力。提出了改进的时间拉伸光子多普勒测速系统，飞秒脉冲经过第一级色散器件充分展宽铺满整个时域，避免了速度信号的采样间断；信号解调上采用误差补偿算法对频移信号进行补偿，减小了因为位移引入的系统误差，从而增加了有效记录时间。实验使用纳秒激光驱动铝膜产生高速飞片，测试了文中测速系统在记录时间1.2 µs内的实验效果。实验使用重频50 MHz飞秒光源，第一级和第二级色散器件分别使用200 km和100 km单模光纤，构成比例因子2/3。最终实验表明系统将3.6 GHz的多普勒频移信号降低为2.4 GHz，通过与光子多普勒测速系统进行结果比对，实验动态误差小于5%。该系统将能够应用于多种动高压技术加载飞片场景下的速度进行测量，为瞬态高速测量领域提供了新的测量手段。
超快测量 光子多普勒测速 时间拉伸 激光驱动飞片 瞬态高速 ultrafast measurement photon Doppler velocimetry time-stretched laser-driven flyer transient high-speed 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210809
基于传统数字射频存储的多普勒雷达干扰信号产生技术被证实为一种有效的方案, 能够通过数字域存储雷达信号, 并调制产生一定的频率偏移量,达到欺骗雷达的目的。此外, 基于光学射频存储的雷达干扰信号产生技术虽然能够保留雷达信号的指纹信息, 但无法产生预定的多普勒调制。文章提出了一种基于微波光子时间拉伸效应的多普勒雷达干扰信号产生技术, 在光学射频存储的基础上, 通过微波光子时间拉伸效应, 在调制到光域的雷达脉冲信号中加入一定量的多普勒频移, 达到对雷达速度欺骗的效果。并且对该项技术开展了仿真工作, 验证了该方案的可行性和实现效果。
微波光子 时间拉伸 雷达干扰 多普勒 microwave photonics time-stretch radar jamming Doppler
1 北京大学物理学院 重离子物理研究所，北京 100871
2 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，陕西 西安 710024
通过粒子模拟(PIC)的方法研究了可用于全高半宽度10 ps量级快脉冲光信号脉宽测量的时间拉伸漂移管。分别模拟了光阴极半径、加速管长度、加速电压、漂移区长度、螺线管中心磁场强度、初始光电子能量和初始光电流对时间拉伸漂移管展宽系数的影响。分析了时间拉伸漂移管展宽系数的主要影响因素，同时给出了漂移管展宽系数对初始电子能量和初始光电流的线性关系，证明了所设计的时间拉伸漂移管能够满足逆康普顿散射源的束长测量。研究结果可为逆康普顿散射源电子束长测量提供技术手段。
时间拉伸漂移管 逆康普顿散射源 粒子模拟 束长度 展宽系数 time dilation drift tube inverse Compton scattering source particle-in-cell beam length coefficient of spread 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(3): 448
南开大学现代光学研究所, 天津市新型传感器与传感网络重点实验室, 天津 300350
时间拉伸色散傅里叶变换(TS-DFT)技术推动了锁模激光器中瞬态现象的研究,对于揭示复杂系统中的耗散动力学过程具有重要意义。介绍了TS-DFT技术的基本原理及其在数据采集和数据处理中存在的关键问题,总结了TS-DFT技术在被动锁模光纤激光器的类噪声脉冲与怪波、孤子爆炸、孤子束缚态、锁模自启动和矢量孤子等各类超快现象研究中的应用。
超快光学 锁模激光器 时间拉伸 色散傅里叶变换 耗散孤子
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家实验室, 上海 200030
ADC广泛应用于手持设备, 以及**等领域。电ADC受限于时钟抖动和比较器模糊等关键指标, 性能基本接近理论极限, 提升空间有限。光ADC发挥了光子学的优势, 具有极大的带宽, 能实现远距离传输、远端处理, 是ADC发展的理想方向。光ADC能够很好地突破电ADC理论上的极限, 因此引起广泛关注。利用时间-波长交织、时间拉伸原理进行了光ADC的开发研究, 制做了高速光ADC样机, 进行了实验, 并分享了各项技术的细节。此外, 硅光集成技术将为光ADC技术打开新的窗口。
光子模数转换 时间-波长交织 时间拉伸 飞秒激光 photonic analog-to-digital converter time-wavelength interleaving time-stretch femtosesond laser
设计了基于时间波长交织技术的多通道连续型光子时间拉伸模数转换(PTS-ADC)系统。研究了互补型双马赫-曾德尔调制器(MZM)结构对多通道连续型PTS-ADC的性能影响。通过理论推导验证了互补型双MZM抑制PTS-ADC中二阶谐波产生的原理。设计了一种基于互补型双MZM的连续型PTS-ADC系统,利用Optisystem软件对该系统进行仿真研究,对频率为6 GHz的射频(RF)信号进行模数转换。仿真结果表明,基于互补调制的多通道连续型PTS-ADC系统可以对RF信号实现降频处理及连续采样,实现了4.69的有效量化位数。
光通信 模数转换器 光子时间拉伸 互补调制 二阶谐波抑制 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 020603
1 装备学院研究生院, 北京 101416
2 装备学院光电装备系, 北京 101416
研究了色散补偿光子晶体光纤(DC-PCF)对双通道光子时间拉伸模数转换器(PTS-ADC)的性能影响。通过理论推导验证了DC-PCF抑制PTS-ADC中三阶谐波产生的原理。设计了一种基于DC-PCF的双通道PTS-ADC系统,利用Optisystem软件对该系统进行仿真研究,分别对5组不同的输入射频(RF)信号(16.25,20.25,24.25,28.25,32.25 GHz)进行模数转换,对比DC-PCF和色散补偿光纤(DCF)作为色散介质时系统的有效量化位数等性能参数。仿真结果表明,DC-PCF能够有效抑制三阶谐波的产生,提高双通道PTS-ADC的量化精度。
光纤光学 色散补偿光子晶体光纤 光子时间拉伸模数转换器 色散补偿光纤 谐波抑制 光学学报
2017, 37(12): 1206003
1 装备学院研究生院, 北京 101416
2 装备学院光电装备系, 北京 101416
研究了互补型双马赫-曾德尔调制器(MZM)结构对光子时间拉伸模数转换器(PTS-ADC)的性能影响。通过理论推导验证了互补型双MZM抑制PTS-ADC中二阶谐波产生的原理。设计了一种基于互补型双MZM的PTS-ADC系统, 利用Optisystem软件进行仿真研究, 分别对5组不同的输入射频(RF)信号进行模数转换(10, 15, 20, 25, 30 GHz), 对比互补型双MZM和单输出MZM作为电光调制器时, 各系统对RF信号采样恢复的频率值。仿真结果表明, 互补型双MZM结构可以有效抑制二阶谐波, 提高了PTS-ADC的量化精度。
光通信 模数转换器 光子时间拉伸 互补调制 二阶谐波 中国激光
2017, 44(12): 1206001
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
在全光网络中光码流的性能监控、强场物理中单次激光脉冲性能评估、干涉测速以及其他许多物理过程中都需要对瞬态光信号进行实时测量。提出了一种结合宽光谱抽运四波混频光-光采样和时间拉伸的瞬态光信号实时测量技术，拟利用特种光纤的超快非线性效应对光信号进行超分辨率采样，同时将单波长信号转换为宽光谱信号，进而利用光纤色散傅里叶变换对信号进行时间拉伸，可大为降低初始光信号带宽。对宽光谱四波混频和时间拉伸过程进行了理论分析，表明该方案是完全可行的。
测量 实时测量 四波混频 时间拉伸 瞬态光信号 激光与光电子学进展
2016, 53(1): 011202
