期刊基本信息
创刊:
1972年 • 月刊
名称:
光子学报
英文:
ACTA PHOTONICA SINICA
主管单位:
中国科学院
主办单位:
中国科学院西安光学精密机械研究所;中国光学学会
出版单位:
科学出版社
主编:
郝跃
ISSN:
1004-4213
刊号:
CN 61-1235/O4
电话:
029-88887564
邮箱:
地址:
陕西省西安市长安区新型工业园信息大道17号47分箱
邮编:
710119
定价:
120元/期
本期栏目 2014, 43(7)
光子学报 第43卷 第7期
基于带内时钟导引的置入与提取,提出一种在超高速时分复用系统中的自时钟恢复方案.通过在发送端插入带内时钟导引并在接收端提取出该时钟导引,实现系统时钟的瞬时同步恢复,无需传统时钟恢复中的超快相位比较器和锁相环.实验分别演示了由相位调制和强度调制构造的时钟导引,结果表明所提方法可实现160~40 Gb/s的无误码解复用.该方法在光发射机之后和光接收机之前的光域内对数据信号进行预处理,简化了时钟恢复,同时并未改变光发射机和光接收机的原理、结构和设计,与现行的光纤通信系统兼容.
光时分复用 自时钟恢复 带内时钟导引 光相位比较器 微波光子学 Optical timedivision multiplexing Clock recovery Inband clock pilot Optical phasecomparator Microwave photonics 弹性光网络可大幅度提高频谱利用率并为用户提供灵活的带宽粒度.为改进已有弹性光网络的选路与频谱分配算法,建立了描述弹性光网络中选路与频谱分配问题的整数线性规划模型,提出两种分别基于最多频隙数优先和最长路径优先与业务疏导结合的启发式算法,以进一步提高频谱利用率,设计了所提算法的重排序准则和流程.对小型6结点、中型14结点和大型19结点等三种不同网络拓扑进行仿真实验,结果表明,所提算法可有效提高已有算法的频谱利用率.
选路算法 启发式算法 性能评估 选路与频谱分配 业务疏导 弹性光网络 整数线性规划 Routing algorithms Heuristic algorithms Performance evaluation Routing and spectrum assignment Traffic grooming Elastic optical networks Integer linear programming 针对连续脉冲编码解码技术在分布式光纤喇曼温度传感器应用中出现被测光纤非线性峰值阀值光功率变低、编码过程较复杂等问题,提出了一种将光脉冲码均匀分布在整条被测光纤的单工循环编码解码技术和应用方案,并在27 km单模系统中与传统单脉冲技术系统做了对比实验.结果表明:相比连续编码解码技术, 单工循环编码解码技术不仅保持了编码解码技术相对于传统单脉冲技术的信噪比改善能力,而且有效地提高了光纤的非线性峰值阀值光功率.在编码时只需循环发送一组码,就可使系统的信噪比和测量距离获得极大的提高.采用211位循环编码解码技术的多模系统经16万次重复测量后,可在25 km处获得±1.5℃的温度不确定度,空间分辨率为3 m.
光纤 传感器 喇曼散射 编码 非线性 温度传感 Fiber optic Sensor Raman scattering Coding Nonlinear Temperature sensing 针对弹性光网络中不同粒度业务之间的服务公平性问题,提出了公平性感知的动态频谱分配算法.通过引入一个新的效用函数,使得进行频谱分配时不仅考虑不同粒度业务间的服务公平性,而且还兼顾网络整体的频谱资源利用率,从而大大缓解了网络整体阻塞性能损伤.仿真结果表明,在动态网络环境下,该方案可以极大地提高弹性光网络中不同粒度业务之间的服务公平性,并且没有明显的阻塞性能恶化.
弹性光网络 路由频谱分配 服务公平性 带宽阻塞比 Elastic optical networks Routing and spectrum allocation Service fairness Bandwidth blocking ratio 针对虚拟化技术中,数据中心能源消耗问题,本文研究功率有效的虚拟数据中心嵌入算法.该算法由功率感知嵌入算法、准入策略算法和碎片整理算法三部分组成.在树形网络拓扑结构中,提出功率感知的嵌入算法,得到虚拟数据中心的最低功耗嵌入方式;在动态虚拟网络业务环境中,一般嵌入算法会造成功率波动,通过业务接入策略减少功率波动;随着业务动态地进入和离开,物理网络中出现计算资源碎片,提出碎片整理算法,通过虚拟机迁移的方法,提高服务器的利用率.仿真和评估证明:随着时间的推移,算法能减少功率开支并有效降低功率波动.
数据中心 虚拟化 嵌入算法 带宽保障 接入控制 Data center Virtualization Embedding algorithm Access control 为了向用户提供差异化的密钥服务,研究了配备密钥池的可信任量子密钥分配网络.首先,理论分析了数据包时延和密钥池的关系,给出了具体关系式,指出带有密钥池缓存功能的量子密钥分配网络的平均数据包时延与密钥产生速率、密钥池的初始密钥长度、以及数据包的平均长度、到达时间和到达率密切相关.对比理论分析和软件仿真结果,验证了时延分析的正确性.其次,将密钥提供服务分为三类:保证提供型、优先提供型和尽力提供型,并提出了相应的技术实现方案,即提前预约、逐跳插队和逐跳排队;最后,仿真结果表明差异化密钥服务提供机制是有效的.
量子密钥分配 差异化服务提供 提前预约 逐跳插队 逐跳排队 Quantum key distribution Differentialized service providing Prereserving Hopbyhop jumpingqueue Hopbyhop queuing 为了得到高性能的多载波光源,研究了射频信号中不同相位差对光多载波的影响.通过理论分析可得,随着相位差从90°降至0°,光多载波性能会逐渐变差,但是相位差偏与90°相差不大时,性能不会下降太多.实验中通过移相器改变相位差,使相位差为90°,45°,0°,得到循环前IQ调制器的输出光谱,并对比循环后光多载波性能.实验结果显示,相位差为90°时,循环前IQ调制器输出为较好的单边带光谱,循环后输出50条平坦稳定光多载波;相位差为45°时,光多载波质量变差;相位差为0°时,得不到光多载波.因此,射频信号相位差为90°时,光多载波的性能最佳,随着相位差变小,性能下降,但是相位差为45°时,产生的光多载波仍可应用于光通信.
光通信 多载波 循环移频 相偏 稳定平坦 Optical communication Multicarrier RFS Phase deviation Stability and flatness 提出一种用于单载波数字相干光通信系统的自适应色散补偿方法.在发射机端,利用强度光调制器在光信号两侧加入脉冲幅度调制导频光信号.搜索信号谱的峰值确定光信号两侧的PAMPTs线状谱.在色散估计之前,通过其中一个PAMPTs的频率漂移来估计激光器发射频偏,并将信号谱线沿着频率轴反向平移,补偿发射频偏,实现信号谱频域均衡.在接收机端,利用幅度脉冲调制导频信号脉冲时延估计色散大小,在色散补偿之前通过幅度脉冲调制导频信号频移补偿,并消除接收机本振频偏对频域色散补偿的影响.最终,幅度脉冲调制导频的光场信息被充分用来精确进行色散估计和色散补偿.数值仿真表明:每次色散估计的误差小于±65 ps/nm,而且距离从200 km到1 000 km之间的平均色散估计误差小于±10 ps/nm.该方法色散补偿精度高,计算量小.
相干通信 色散估计 自适应补偿 色散频域均衡 反馈控制 Coherent communication Chromatic dispersion estimation Adaptive compensation Frequency domain CD equalization Feedback control 搭建了反射式光脉冲整形系统,通过改变加载到液晶空间光调制器各像素点的调制电压,测定系统分辨率及调制电压与输出信号光强和相位变化的关系,并对液晶空间光调制器进行校准.实验结果表明:光强随调制电压周期变化,相位随调制电压非线性变化;系统分辨率为10 GHz,像素调制间隔为0.08 nm,即能够实现对频率间隔10 GHz的光信号的调制.应用该系统,以谱线间隔为10 GHz的光学频率梳为信号源,对脉冲频谱进行整形,产生了平坦、高斯型、三角、倒三角及光学频率梳信号.
光脉冲整形 液晶空间光调制器 像素校准 幅度调制 相位调制 Optical pulse shaping Liquid Crystal Spatial Light Modulator(LCSLM) Pixels calibration Intensity modulation Phase modulation 在面向多播业务的以太无源光网络中引入光网络单元混合休眠模式,提出面向多播业务的节能算法和改进的面向多播业务的节能算法,使光网络单元空闲组件能够得到充分休眠,并通过约束条件降低光网络单元的唤醒次数,从而降低光网络单元能耗.改进的面向多播业务的算法与面向多播业务的算法相比,增加了光网络单元唤醒的约束条件,进一步降低了光网络单元的唤醒次数.仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法在保证数据包时延的前提下更加节能.改进的面向多播业务的算法节能效果优于面向多播业务的算法,表明增加的约束条件有助于降低光网络单元的唤醒次数和能耗.
以太无源光网络 节能 光网络单元 多播业务 独立休眠模式 Ethernet passive optical network Energy saving optical network unit Multicast traffic Independent sleep mode 提出一种面向光传输网络的流量矩阵估计方法.采用压缩感知理论研究光传输网络中的流量矩阵估计,根据信号稀疏表示将流量矩阵稀疏化,基于矩阵变换理论提出新的面向光传输网络的网络层析成像模型.该模型克服了已有网络层析成像模型的病态特性,并通过凸优化来获得流量矩阵的估计等式.提出了具体的估计算法,获得关于光传输网络流量矩阵的精确估计.真实网络的数据仿真表明所提出的方法是有效和可行的.
流量矩阵 光网络 凸优化 网络层析成像 压缩感知 Traffic matrix Optical network Convex optimization Network tomography Compressive sensing 利用光学时间拉伸法对微波信号进行降频处理,提高了后端电子模数转换器的有效模拟带宽和有效采样速率.设计了一套对5 GHz微波信号十倍降频的光学时间拉伸模数转换系统.对色散导致的信号功率损耗特性以及调制引起的谐波失真进行了理论分析和数值仿真,结果表明:当系统带宽为5 GHz时,光学时间拉伸引入的信号噪声失真比不会劣化后续电子模数转换器的有效位数,该模数转换系统的有效模带宽可达8 GHz,有效采样率为200 GS/s.
模数转换器 光子学 色散 拉伸 谐波失真 AnalogtoDigital Conversion Photonics Dispertion Stretching Harmonic distortion 针对现有光纤电压传感器结构复杂、调整难度大、温度稳定性差、光功率损耗大及电压引入不便等问题,提出一种基于全偏振态检测且无需起偏器与检偏器的光纤电压传感器.传感器只含有自聚焦透镜、Bi4Ge3O12晶体以及全反射镜等3个主要元件,器件少,结构简单,对准较容易.介绍了全偏振态检测系统光路,采用分振幅法检测偏振态,具有快速响应、算法简单等优点.计算得出了偏振态、离线电场与被测电压之间的公式.进行了悬挂式高压试验,试验中的传感器上无电极,也无需接地,不但省去了昂贵的绝缘子,而且增大了传感器的量程.试验结果表明,在室温条件下0~10 kV工频交流电压范围内,该传感器具有良好的线性关系,证明了该结构的可行性.
光纤传感器 光纤电压传感器 Pockels效应 全偏振态检测 悬挂式 Optical fiber sensor Optical fiber voltage sensor Pockels effect All polarization state detection Suspended sensor 针对正交频分复用系统中峰值平均功率比过高的问题,提出了一种基于限幅技术的改进算法.该算法对限幅后的信号进行标记,并将标记序列发送到接收端,从而使得接收端能够正确的解调出输入信号.此外,本文还将该改进算法应用于光载无线通信系统中.仿真结果表明,与传统限幅算法相比,改进算法能够明显降低系统的误码率,同时保证良好的抑制峰均比的性能.
正交频分复用 正交幅度调制 信号处理 光载无线通信 误码率 Orthogonal frequency division multiplexing Quadrature amplitude modulation Signal processing Radio Over Fiber(ROF) Bit error rate 为了提高PMCOOFDMPON系统中上行数据的传输速率,提出采用偏振复用结构与相干检测技术相结合,通过光载波源方式实现上行链路光网络单元无色化传输的技术方案.利用光学软件VPI和Matlab,搭建了基于偏振复用技术的40Gb/s PMCOOFDMPON系统仿真平台,结果表明:该方案可有效提高PMCOOFDMPON系统中上行数据传输速率,并实现光网络单元无色化;利用相干检测比直接检测可以更高地提高接收端的灵敏度.
正交频分复用 无源光网络 偏振复用 ONU无色化 相干检测 Orthogonal Frequency Division Multiple Optical network unit colorless Polarization division multiplexing Coherent detection 基于小尺寸缓存的提前预留机制是有效的竞争解决方案.为支持区分服务,本文研究了两优先级提前预留机制的阻塞模型,分析了变化缓存尺寸与载荷比率条件下光突发交换网络核心节点的阻塞性能.为降低两优先级提前预留机制的突发丢弃率,提出一种基于流量门限的提前预留机制.数值分析确定了合理的缓存尺寸与流量门限,实现了高、低优先级间的缓存使用平衡.仿真结果表明:与原有提前预留机制相比,基于流量门限的提前预留机制保持了全流量状态范围内的阻塞性能,并明显降低了中、低流量状态内的突发丢弃率.
光突发交换 竞争解决 提前预留 流量门限 缓存 Optical burst switching Contention resolution Prereservation Trafficthreshold Buffers 设计了一种基于肖特玻璃SF57的新型高双折射光子晶体光纤,在纤芯和包层同时引入椭圆空气孔,并且在包层的最内层对称地引入两个圆形空气孔.通过改变空气孔的间距和椭圆率,采用全矢量有限元法研究了该光纤的双折射、限制损耗和色散特性.数值研究发现,在纤芯中引入小椭圆空气孔,可极大地提高双折射的数值.通过优化光纤的结构参数,当孔间距Λ为1.60 μm,椭圆率η为0.5时,在波长1.55 μm处,双折射高达5.22×10-2,限制损耗低至8.82×10-10dB/m, 且该光纤在1.0~2.2 μm的波长范围内保持正常色散,可用于宽带色散补偿.该设计对研究新型背景材料的光子晶体光纤具有一定的意义.
光子晶体光纤 肖特玻璃 双折射 限制损耗 有限元法 Photonic crystal fiber Schott glass Birefringence Confinement loss Finite element method 基于前向纠错编码理论,在光突发交换网络中提出一种丢包恢复机制来降低突发丢失率.构造了一种能对突发包进行在线编解码的低密度奇偶校验码.入口边缘节点通过对信息突发包进行在线编码产生冗余突发包,出口边缘节点利用译码算法从接收到的突发包中恢复出丢失的突发数据.另外,为信息突发包增加一个额外的偏置时间以减少冗余突发与信息突发竞争信道资源.通过OPNET仿真软件对不同丢包恢复机制的性能进行仿真,结果表明,与奇偶校验码提出的丢包恢复机制相比,具有更低的突发丢失率和良好的丢包恢复能力.
光突发交换 低密度奇偶校验码 丢包恢复 在线 额外偏置时间 Optical burst switching Lowdensity paritycheck codes Burst loss recovery Online Extra offsettime 在传统OFDM系统中, OFDM码元在信道特性不佳时可能会超出保护间隔并严重影响相邻码元,从而造成码间干扰和载波间干扰.针对此类干扰,在高速非相干光OFDM通信系统中,提出了一种基于直流偏置光OFDM的帧内信号时域调整方案.该方案运用傅里叶变换的基本性质,通过简单的频域子信道预处理,便可以将直流偏置光OFDM时域信号进行帧内交叉性时序搬移,使信号能量从码元边缘部分集中到中间部分.数值模拟表明,该方案能显著降低因码元超出保护间隔而引起的码间干扰和载波间干扰,从而有效改善系统的误码率性能.对于某些通过减小保护间隔来提高信息传输有效性的光OFDM系统,该方案也具有很大意义.
非相干光通信 直流偏置光OFDM 保护间隔 帧内信号时域调整 码间干扰 Incoherent optical communication DCbiased OFDM Guard interval Time domain reshuffling Intersymbol interference 利用主成分分析法获取端到端网络流量的主要特征分量并获得其初始估计结果.为克服其初值敏感性将估计结果作为遗传算法的初始值、链路流量估计偏差作为遗传算法的适应度函数, 通过构建合适的交叉和变异概率函数来控制遗传算法的交叉和变异过程.采用合适的约束迭代函数,利用遗传算法通过迭代寻优获得端到端流量的估计结果, 仿真结果表明所提出的方法是可行的.
端到端流量 流量估计 主成分分析 迭代过程 流量建模 Endtoend traffic Traffic estimation Principal component analysis Iterative process Traffic modeling 为了提高景象匹配中基准图制备的效率和可靠性,对遥感影像图源的可匹配性进行分析,提出一种基于独立成分分析的遥感影像可匹配性度量方法.利用独立成分分析提取纹理基函数,并计算其概率分布,确定可匹配区域;然后定义可匹配区域所占面积比例指标、离散性指标和稳定性指标;最后,利用三个指标构建遥感影像可匹配性度量模型.实验表明,该遥感影像可匹配性指标与实际匹配概率相关性强,提高了基准图制备的可靠性,能够满足景象匹配图源筛选的实际需求.
图像匹配 图像质量 独立成分分析 遥感 基准图制备 导弹制导 可匹配性 Image matching Image quality Independent component analysis Remote sensing Reference map preparation Missile guidance Matching performance 为了克服背景差分法和帧间差分法的不足,有效提高运动目标检测的准确性、实时性和检测效率,提出了一种将连续帧间差分法与背景差分法相结合的运动目标检测方法.首先通过连续帧间差分法获得连续帧差图像,然后分别通过线性的自适应滤波、非线性的中值滤波获得背景图像进行差分,之后再利用阈值分割技术实现运动目标的增强,从而有效解决背景差分法和帧间差分法中都可能出现的无法检测目标的现象.实验表明,该算法可以有效避免漏检、误检等情况,提高运动目标检测的效率和准确性.
运动目标检测 连续帧间差分 背景提取 背景差分 阈值分割 Moving target detection Continuous frame difference Background extraction Background difference Threshold segmentation 为了降低光学表面的菲涅耳反射,提出了一种制备仿生减反结构的方法.利用银镜反应并结合退火处理在硬性材质基底表面制备银纳米粒子,经反应离子刻蚀工艺,在基底表面形成一层纳米蛾眼减反结构.分析了周期分布和随机分布纳米蛾眼的光学特性,实验研究了退火参量和刻蚀参量对银纳米颗粒直径、密度以及高度的影响,并在硅和石英基底上分别制备了随机减反结构.测试结果表明:硅基平均反射率小于4.5%,双面石英基透过率达98.1%.理论和实验均表明:随机分布的纳米仿生蛾眼结构具有宽光谱、广视角和高减反特性,所提出的制备方法具有简便易行、低成本、大幅面等优点,在光电器件中具有良好的潜在应用前景.
减反结构 蛾眼结构 银镜反应 反应离子刻蚀 反射率 Antireflection structure Motheye structure Silver mirror reaction Reactive ion etching Reflection 结合光学加工中材料去除的卷积模型和功率谱密度函数,建立了描述CCOS抛光工艺抑制不同频段误差能力的数学模型——平滑谱函数.利用Rigid Conformal磨盘抛光620 mm口径微晶平面玻璃,通过计算平滑谱函数曲线,将CCOS抛光工艺抑制不同频段误差的能力表示为归一化且无量纲的频谱曲线.计算结果表明平滑谱函数曲线能以数值大小评价CCOS抛光工艺对不同频率误差的抑制能力.
光学加工 平滑谱函数 功率谱密度 中高频误差 卷积模型 Optical manufacturing Smoothing spectral function Power spectral density Middle spatial frequency error Convolution model 为获得红外目标的空间信息和光谱信息,设计了一种用于中波红外声光可调谐光谱相机的光学系统.设计中引入折/衍射混合透镜,在用6片透镜的情况下达到了12×变倍,在长焦处时能识别2 000 m远的目标.采用ZEMAX光学设计软件模拟声光晶体的衍射,在晶体出射面上优化设计了4°的楔角,使-1级衍射光能共轴出射.该光学系统在空间频率17 lp/mm处调制传递函数值最大达到0.7,能量集中度大于90%,能够满足光谱相机用于识别/跟踪目标的要求.
光学设计 红外光学系统 光谱相机 变焦距光学系统 声光可调谐滤波器 目标识别 Optical design Infrared optical system Spectrum camera Zoom system AcoustoOptic Tunable Filter Target identify 基于光子晶体单向传输波导,设计了一种三端口和两种四端口结构的通道下路滤波器.为取得100%的通道下路效率,运用实时耦合模理论对这三种结构进行了分析.理论分析表明该通道下路滤波器比利用光子晶体普通介质波导设计的通道下路滤波器具有更简单的结构,降低了器件制作难度.用有限元方法对滤波器结构进行了数值仿真分析,仿真计算结果表明所设计的三种结构具有超过90%的通道下路效率,与理论分析结果相符合.
集成光学 有限元方法 光子晶体 光子带隙 通道下路滤波 光子晶体单向波导 通道下路效率 耦合模理论 Optical communication Integrated optics Finite element method Photonic crystals Optical band gaps Channel drop filter Photonic crystal oneway waveguide Channel drop efficiency Coupled mode theory 利用亥姆霍兹方程和有限差分法,给出一种用于分析聚合物SU8填充的双狭缝波导定向耦合特性的数值方法,推导出双耦合狭缝波导模式特性的特征方程,并做了离散化和稀疏化处理,得到耦合波导的模式场分布和有效折射率.通过求解最高阶偶对称和最高阶奇对称模式的有效折射率,得到TE和TM偏振态下定向耦合器的耦合长度.数值分析结果表明,当耦合间距小于800 nm时,耦合长度小于100 μm.利用椭偏仪测得狭缝波导各层材料的光学参数随工作波长的色散关系,研究分析了双狭缝波导耦合长度和模式损耗的色散特性.分析显示,随着工作波长的增大,两种偏振模式下的耦合长度均减小,且TM模式下的耦合长度大于TE模式下的耦合长度,当工作波长为1 550 nm时,二者分别为28.2和26.2 μm(两狭缝波导间的耦合间距为0.5 μm时).同时,模式损耗也随波长的增大而减小,且TE模式损耗大于TM模式损耗,当工作波长为1 550 nm时,TE及TM模式的振幅衰减系数分别为5.65和3.16 dB/cm.
导波光学 定向耦合器 狭缝波导 聚合物 Guidedwave optics Directional coupler Slot waveguide Polymer 针对大功率LED存在的散热问题,提出了一种双进双出射流水冷散热器,将其与现有射流水冷散热器的散热效果进行对比,并设计了基于射流水冷的大功率LED散热系统实验平台.在散热系统全功率工作条件下,LED底部温度分布均匀,并且保持在32℃左右,表明散热系统具有良好的均温性能和散热性能,满足大功率LED的散热要求.利用极差分析法,得到了水泵和风扇对系统散热效果的影响权重,优化了散热系统的工作功率,得到一组较优的控制水泵和风扇功率的脉冲宽度调制信号.在该组控制信号下,降低了散热系统的功耗,同时保证了系统散热效果,达到了节能目的.
半导体器件与技术 水冷散热系统 大功率LED 数值分析 射流冲击 Semiconductor devices and technology Water cooling systems Light emitting diodes Numerical analysis Jets 基于电吸收调制器,对比分析了无延时干涉仪装置和有延时干涉仪装置条件下波长变换的情形.10 Gb/s归零码光信号波长变换的实验证明,延时干涉仪装置可有效消除变换后光信号的脉冲拖尾,并极大地改善信号的消光比指标.分析了电吸收调制器偏置电压、数据信号功率、变换波长等工作参数对波长变换性能的影响,发现无论有无延时干涉仪装置,均需合理设置偏置电压来优化波长变换信号的接收灵敏度;在-3.0 V偏置电压条件下,有延时干涉仪装置时,灵敏度增益达2.0 dB.
电吸收调制器 延时干涉仪 交叉吸收调制 波长变换 消光比 Electroabsorption modulator Delayline interferometer Crossabsorption modulation Wavelenght conversion Extinction ratio 基于对称金属包覆波导,研究了温度对金属层介电常量及导波层折射率的影响.通过改变金属介电常量和导波层折射率,共振角和衰减全反射吸收峰受到影响.理论和仿真表明:在入射光波长为760 nm,覆盖层银膜厚度为35 nm,衬底银膜厚度为300 nm,导波层为纯水的条件下,温度由10℃升高到70℃时,衰减全反射吸收峰反射率随温度的升高而降低,吸收率提高;共振角随温度的升高,先增加后减小.当金属介电常量对整体的影响大于纯水时,共振角增加,反之,共振角减小.因此,对称金属包覆波导受温度的影响是不可忽略的.
波导 温度 介电常量 折射率 共振角 Waveguides Temperature Permittivity Refractive index Resonance angle 对现有柱矢量涡旋光束强聚焦公式的不足进行修正,数值模拟了不同拓扑核柱矢量涡旋光束的强聚焦场分布.结果表明:调节偏振旋转角、数值孔径以及遮挡通光孔径可以有效地构造平顶光束与暗通道.调节偏振旋转角能改变涡旋光束径向部分与角向部分的相对强度,实现平顶聚焦;增加孔径遮挡值可以在相对较小的数值孔径下形成平顶光束.当孔径遮挡较大时可以在高数值孔径下实现更窄的暗通道.
物理光学 偏振 涡旋光束 拓扑核 平顶光束 暗通道 Physical optics Polarization Vortex beams Topological charges Flattop beam Focal hole 根据角谱法和稳相法,推导了正弦高斯涡旋光束TE波和TM波在远场传输和能流密度的解析表达式,研究了正弦高斯涡旋光束在远场中的相位奇点和能流密度分布.结果表明:正弦高斯涡旋光束的远场特性与高斯光束的束腰宽度、涡旋离轴量、坐标位置以及与正弦项相关的参量有关.在一定条件下,远场中会出现相位奇点和能流密度黑核;当控制参量改变时,相位奇点和黑核的位置会发生移动,但原点处不受影响.相位奇点和能流密度的对称性主要受涡旋离轴量影响,当涡旋离轴量为0时,相位奇点和能流密度分布关于原点对称;当涡旋离轴量改变时,相位奇点和能流密度分布呈现出非对称性.
激光光学 奇点光学 正弦高斯涡旋光束 角谱法 稳相法 相位奇点 能流密度分布 Laser optics Singular optics SinGaussian vortex beam Angular spectrum Stationary phase Phase singularity Energy flux distribution 提出了一种基于LabVIEW的无源器件光谱测试方案.通过LabVIEW编程控制可调谐激光器、可编程光滤波器、光功率计和数据采集平台,获得了具有不同传递函数的光谱特性.实验中激光器的扫描速度为10 nm/s,扫描范围为10 nm,数据采集卡的采样速率为1 MS/s,结果表明:单个器件的光谱测试可以在1 s内完成,光谱分辨率可达1 pm;与利用宽带光源和光谱分析仪的传统光谱测试方法相比,所提方案的测试性能可达到传统方案水平,且能显示更精细的光谱细节.该方案能应用于有高分辨率、快速和高效要求的光谱测试中.
光谱测试 光无源器件 可调谐激光器 数据采集 Spectrum testing Optical passive device Tunable laser LabVIEW LabVIEW Data acquisition 用熔融淬冷法制备了0.5 wt.% 掺杂Nd3+:75GeS215Ga2S30CsI(0.5wt.% Nd GGSI)硫卤玻璃.在此基础上以玻璃粉料漂浮熔融法制备出粒径为50~300 μm高折射率(n≈2.1)玻璃微球,并在显微镜下选出表面质量高的硫卤微球用于后续实验.将火焰法拉制出的直径1~2 μm间的双锥形石英微纳光纤与硫系微球进行近场耦合.相位匹配条件下测试结果表明光纤锥倏逝场将激发球内径向高阶回音壁模式.实验测量了在808 nm LD激光泵浦下直径110 μm微球的荧光光谱特性,结果表明:掺Nd3+硫卤微球在输出端1 075 nm波段附近产生了等间距分布的荧光回音壁模式的光学谐振,共振峰间隔为1.80 nm.实验结果与微球腔回音壁模式谐振的理论模型有较高的符合度.
光学器件 硫卤玻璃微球 回音壁模式 Nd3+掺杂 锥形光纤 Optical devices Chalcohanide glass microsphere WGM mode Nd3+ doped Tapered fiber 为利用单色LED实现CIED65标准光源、AM1.5标准太阳光目标光谱的匹配,提出简单遗传算法作为光谱匹配算法,通过求解超定方程组的非负最小二乘解,优化不同峰值波长、峰值波长间隔、半高宽的单色LED匹配光源组合,达到光源光谱匹配的目的.仿真实验表明:该算法拟合的相关指数达0.99以上,模拟光谱与目标光谱基本吻合;匹配光源的峰值波长间隔越小,光谱拟合性越好,但结合工程应用需要,峰值波长要选取适中;所提遗传算法运行速度快、效率高、拟合误差小,可广泛应用于植物照明、医疗照明等特殊照明领域的光谱匹配仿真试验和工程实践.
光谱匹配优化 遗传算法 超定方程组 非负最小二乘解 相关指数 峰值波长 LED LED Spectrum matching optimization Genetic algorithm Overdetermined equations Nonnegative least square solution Correlation index Peak wavelength 研究了Offner型成像光谱仪消像差结构的参量和性能.用几何法推导出Offner型成像光谱仪的波长使用范围、系统线色散以及光谱分辨率的计算公式;在理想像差条件下,分析了Offner型成像光谱仪光谱分辨率与入射狭缝的宽度、凸面光栅分辨率和探测器像元尺寸各个因素之间的关系;探讨了提高光谱分辨率采用的方法和技术,解决了光谱仪的各个参量和光谱分辨率之间的矛盾.研究表明:当系统像差很小可忽略时,通过减小狭缝宽度,有利于提高光谱分辨率; Offner型成像光谱仪的分辨率由入射狭缝宽度、光栅和CCD像元尺寸三者中分辨本领最低的参量确定.
光栅光谱仪 波长范围 光谱分辨率 凸面光栅 Offner结构 Grating spectrometer Wavelength range Spectral resolution Convex grating Offner configuration
wavelength control optical line terminal(olt) wavelength-division-multiplexing passive optical n vertical cavity surface emitting laser(vcsel) wavelength shift compensation
wdm/tdm ring networks dynamic time-slot allocation different value of traffic time-slot schedule operation sequencing algorithm time-slot selection algorithm
在正交频分多址无源光网络上行传输中,不同光网络单元的上行信号如果采用相同波长的不同激光器将会产生光拍频噪声,使得光网络单元的无色性难以实现.本文以正交频分多址无源光网络为研究对象,通过对系统结构的研究和相关公式的推导,分析了信号上行传输中光拍频噪声的产生原因和避免方式.针对下行发送上行载波结合光线路终端相干接收的光拍频噪声避免方案进行了仿真研究.分析了系统的抗色散方案以及色散累积和训练序列长度对系统性能的影响,给出了优化的参数设置,为系统实际应用提供了理论参考.
光通信 无源光网络 仿真分析 正交频分多址无源光网络 光拍频噪声 物理层损伤 optical communication passive optical network orthogonal division multiple access pon optical beating interference physical layer impairments