1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 高功率激光单元技术实验室，上海 201800
3 国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院，杭州 310024
用于内窥成像的多芯光纤在弯曲条件下传输的光场相位容易出现复杂的随机扰动，为相干成像中的相位恢复带来极大挑战。本文提出了一种可以用于相干成像的螺旋多芯光纤设计，通过调控纤芯尺寸、纤芯间距和螺距来抑制弯曲等外界扰动对纤芯间群时延差和功率串扰的影响。本文建立了弯曲条件下螺旋多芯光纤纤芯光程的数学模型；根据变换光学基本原理，利用有限元仿真软件对螺旋多芯光纤的模式特性进行数值仿真计算。设计的螺旋多芯光纤具有20 μm的芯间距和20 π/m的扭转率，共有6层91个纤芯，不同层的纤芯尺寸不同。无弯曲时芯间群时延差小于6 fs/m；当弯曲半径大于5 cm时，芯间群时延差的变化小于32 fs/m，100 m长度上纤芯间串扰的仿真计算结果低于-550 dB。螺旋多芯光纤的芯间群时延差对弯曲不敏感，在相干成像中代替普通光纤束传递光场，有助于降低相干图像恢复方法的复杂度，可以广泛应用于光纤显微成像、超快激光成像等领域。
多芯光纤 相干成像 串扰 群时延 螺旋线 Multicore fiber Coherent imaging Crosstalk Group delay Helical
为了有效解决相控阵雷达/天线瞬时带宽小、孔径效应严重、功耗大等问题，将射频MEMS开关引入实时可调延时器结构中，设计了一种基于射频MEMS开关的实时可调延时器。通过MEMS双掷开关选择具有不同电长度的延时路径，在DC~20 GHz内实现了5位的射频信号延时。利用HFSS三维电磁仿真软件对延时单元的几何参数进行仿真优化，得到5个可切换延时状态的延时量，分别为64.76 ps，101.46 ps，137.97 ps，174.61 ps，210.98 ps，延时步进为36.5 ps，整体面积约为5 mm2。与其他实时可调延时器相比，该实时可调延时器具有多可控位数、大延时带宽积、高集成度等优点。
微机电系统开关 可调实时延时器 实时延时线 群时延 MEMS switch adjustable true-time delayer true-time delay line group delay
基于单端口群时仿真的空间映射法设计了一款六级 Ka频段的毫米波带通滤波器, 该滤波器被加工在氧化铝陶瓷基片上, 基片的尺寸为 8 mm×2.5 mm×0.254 mm。测试结果显示, 滤波器的中心频率位于 30.68 GHz, 3 dB相对带宽为 11.5%, 带内最小插入损耗约为 1.75 dB。
单端口群时延 毫米波 空间映射 薄膜滤波器 single-port group delay millimeter wave space mapping thin film filter 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(3): 273
1 西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
2 西南科技大学 微系统中心, 四川 绵阳 621010
为了使矢量网络分析仪测得的S参数能便捷地计算体声波(BAW)滤波器的群时延波动, 分别提出了在MATLAB、ADS中计算BAW滤波器群时延波动的两种方法。该文分别介绍了利用MATLAB编程和在ADS中计算群时延波动及流程,并对两种方法进行了比较; 同时还指出在ADS中使用“delay(S12)”和“group_delay”计算群时延波动的区别。结果表明, 用MATLAB与在ADS中使用“group_delay”计算的群时延波动基本吻合, 均能准确计算出BAW滤波器的群时延波动。
体声波滤波器 相频特性 群时延波动 S参数 计算方法 BAW filter phase-frequency characteristic group delay ripple S parameters calculation method
1 南京邮电大学 a.光电工程学院
2 南京邮电大学 b.贝尔英才学院，南京 210023
针对模分复用系统中模式串扰问题，提出一种具有大模式差分群时延的微结构少模光纤，利用基于全矢量有限元分析法的Comsol计算其模场分布和有效折射率，同时分析光纤的模式差分群时延。仿真结果表明：该光纤在1.55 μm波长处，LP11、LP21、LP02与LP01的模式差分群时延分别为8.45、19.28和23.25 ps/m，与传统的少模光纤相比，该少模光纤具有良好的大模式差分群时延特性，能有效解决模间串扰问题，在模分复用系统中有着重要的应用。
模分复用 微结构光纤 有限元分析法 有效折射率 模式差分群时延 mode division multiplexing micro-structured fiber finite element analysis effective refractive index mode differential group delay
北京科技大学 计算机与通信工程学院 先进网络技术与新业务研究所, 北京 100083
提出一种3模12芯光纤的纤芯排布优化方法.在分析芯间串扰、弯曲半径阈值和相对纤芯多重性因子等特性后, 给出了单圆形结构和方点阵结构的纤芯排布方法及优化方案.对于单圆形结构, 在波长为1 625 nm的情况下很难找到合适纤芯排布以使芯间串扰小于-30 dB/100km并且使光缆截至波长小于1 530 nm.对于方点阵结构, 在波长为1 625 nm, 且弯曲半径大于弯曲半径阈值时, 可使芯间串扰小于-30 dB/100 km, 最大光缆截至波长不大于1 530 nm,纤芯多重性因子可达到~15, 这表明方点阵结构是一种比单圆形结构更适合3模12芯光纤的纤芯排布结构.
光纤光学 空分复用技术 少模多芯光纤 纤芯排布优化 数值仿真 芯间串扰 差分模式群时延 Fiber optics Space division multiplexing Few-mode multi-core fiber Optimization of core arrangement Numerical simulation Inter-core crosstalk Differential mode delay
四川大学 电子信息学院 激光微纳工程研究所，四川 成都 610065
基于空间和频谱分辨测量法研究了光纤中的激发模式。利用光纤中激发模式的群时延表达式，理论上推导了基模与高阶模以及高阶模之间的群时延差异导致的光谱干涉公式，进行了相应的模拟计算与分析。对标准通信单模光纤和大模场双包层光纤进行模式测量实验研究，利用单模光纤探针与光谱分析仪扫描探测光谱干涉信号，通过傅里叶变换得到频谱分布，分析得到光纤中激发模式的横向分布和相对功率成分。结果表明，采用空间和频谱分辨测量法可以得到光纤中激发模式的横向分布和相对功率水平，当高阶模相对基模的功率较小时，可以忽略高阶模间的干涉。
光纤模式 群时延差异 光谱干涉 空间干涉 fiber modes group delay difference spectral interference spatial interference
1 厦门大学信息科学与技术学院, 福建 厦门 361005
2 新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院, 新加坡 639798
在多通道光纤布拉格光栅（FBG）滤波器的设计中，通道数目的增加会导致最大折射率调制深度的成倍增长，从而造成物理上的不可实现。为此，提出一种基于粒子群算法(PSO)与直接设计方法相结合的多通道FBG滤波器设计方法。该方法以最小化最大折射率调制深度为优化目标，在目标反射谱中引入一组群时延参数，为每个通道分配合适的群时延参数，建立群时延参数的优化模型。通过粒子群算法计算得到各通道群时延参数的优化分配值，提升折射率调制深度的均匀化分布程度，促使最大折射率调制深度降低到物理可实现的范围内。仿真实验结果表明设计的40通道数、106通道数的两种FBG滤波器的反射谱均匀性好，最大折射率调制深度均降到0.001以下。
光纤光学 多通道FBG滤波器 折射率调制深度 粒子群算法 群时延参数
北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
基于偏振模色散(PMD)监测是光性能监测（OPM）中的一项关键技术。提出一种利用射频(RF)功率谱中功率极小值对应的频率值监测链路中PMD的方法。通过在接收端级联一段具有较大差分群时延(DGD)的保偏光纤(PMF)以及一个偏振控制器(PC)来实现在RF谱低频区域内监测PMD，并进行了相应的理论分析和数值仿真。结果表明，此方法可以实现对一阶偏振模色散的精确监测，监测误差在±3 ps以内，且不受光信噪比(OSNR)、色散(CD)和传输速率的影响，同时此方法适用于多种调制格式的不同信号的PMD监测。通过改变接收端PMF中DGD的大小，可以满足对PMD监测范围和灵敏度的不同要求。
光通信 偏振模色散监测 射频功率谱 差分群时延 光学学报
2013, 33(11): 1106004
