1 西安邮电大学现代邮政学院，陕西 西安 710121
2 西安邮电大学电子工程学院，陕西 西安 710121
3 西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西 西安 710121
随着新一代移动通信系统发展，对高数据速率和更大带宽的需求日益增加，利用碲基光纤作为传输介质，采用了两路二阶泵浦和四路一阶泵浦设计的二阶拉曼光纤放大器实现了对C+L全波段信号光进行放大，能够有效缓解带宽增长给光通信网络带来的挑战。首先对简化后的二阶拉曼耦合波方程进行数值求解，再利用合作搜索算法对二阶拉曼光纤放大器泵浦参数进行优化，以达到提升系统输出性能的目的。同时，分析了在相同泵浦参数的配置下一阶拉曼光纤放大器和二阶拉曼光纤放大器的性能以及二阶泵浦光功率、光纤长度这两个重要因素对二阶碲基拉曼光纤放大器平均输出增益和增益平坦度的影响。最终在1530~1630 nm的超宽带宽范围内，设计出的二阶碲基光纤拉曼放大器平均输出增益为27.3601 dB，增益平坦度为0.6601 dB。
光纤光学 碲基光纤 二阶拉曼光纤放大器 合作搜索算法 增益平坦度 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0506007
西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西西安 710061
为了更好地突出红外与可见光融合图像中的目标信息，保留更多的纹理细节信息，提出了一种基于非下采样剪切波变换（ non-subsample shearlet transform，NSST）域结合脉冲发放皮层模型（ spiking cortical model，SCM）与改进的模糊 C均值聚类（ fuzzy C-means clustering，FCM）的红外与可见光图像融合算法。首先，用改进的 FCM提取源红外图像中的红外目标信息；然后，将得到的红外图像与可见光图像的目标区域和背景区域进行 NSST分解，得到各自的高低频子带图像；接着，对得到的不同区域采用不同的融合策略，其中，对于高频背景区域采用 SCM模型与改进赋时矩阵进行融合；最后，使用 NSST逆变换，得到最终的融合图像。仿真实验证明，与其他方法相比，本文算法得到的融合图像在主观视觉上红外目标信息突出，纹理细节信息丰富，在客观评价上，其信息熵和边缘保留因子达到最优。
图像融合 非下采样剪切波变换 脉冲发放皮层模型 模糊 C均值聚类 赋时矩阵 image fusion, non-subsampled shearlet transform, s
1 西安邮电大学现代邮政学院，陕西 西安 710061
2 西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西 西安 710121
针对红外与可见光图像融合算法中存在的目标提取不充分、细节丢失等问题，提出一种基于改进的区域生长法（IRG）与引导滤波的红外与可见光图像融合方法。首先对红外图像使用IRG进行目标提取，然后对红外和可见光图像使用非下采样剪切波变换（NSST），并对所得低频与高频分量进行引导滤波，由滤波后的红外和可见光低频分量通过基于IRG的融合规则得到低频融合系数，由增强的高频分量经过双通道脉冲发放皮层模型（DCSCM）得到高频融合系数，最后经NSST逆变换得到融合图像。用主观评价和6种常用客观评价指标对融合图像进行评估。实验结果表明，所提算法的融合图像目标突出、背景信息清晰、细节保留能力强，在主观和客观评价上均有明显优势。
图像处理 图像融合 改进的区域生长法 引导滤波 双通道脉冲发放皮层模型 非下采样Shearlet变换 激光与光电子学进展
2023, 60(16): 1610009
红外与激光工程
2023, 52(5): 20220609
1 西安邮电大学电子工程学院，陕西 西安 710121
2 西安邮电大学微波光子学与光通信西安市重点实验室，陕西 西安 710121
提出一种以新型聚合物Topas作为基底材料的类摩天轮型多孔芯光子晶体光纤。利用时域有限差分法对光纤的双折射率、损耗及色散等特性进行数值模拟。结果表明：该光纤在3~6 THz的工作频段内可提供10-1数量级的双折射率，在4 THz处达到0.1085的超高双折射率、10-1 dB/cm的总损耗、10-16 dB/cm的极低限制损耗和2.4×10-14 dB/cm的低弯曲损耗；该光纤在3~5.5 THz频率范围内拥有近零色散值，为±0.11 THz-2·cm-1。该光纤的良好特性对太赫兹光器件以及偏振传感等领域的发展具有促进作用。
光纤光学 太赫兹 光子晶体光纤 高双折射率 平坦色散 光学学报
2023, 43(10): 1006002
1 西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
2 西安邮电大学通信与信息工程学院, 陕西 西安 710121
针对传统红外与可见光图像融合算法中存在的目标模糊、细节丢失、算法不稳定等问题, 提出了一种基于模糊 C均值聚类(Fuzzy C-means, FCM)与引导滤波的红外与可见光图像融合方法。原图像经过非下采样剪切波变换(Nonsubsampled Shearlet Transform, NSST)后对低频子带进行引导滤波增强, 再利用 FCM与双通道脉冲发放皮层模型(Dual Channel Spiking Cortical Model, DCSCM)结合对高低频子带进行融合, 最后经 NSST逆变换得到融合图像。实验结果表明, 本文算法稳定, 主观评价上所得融合图像目标明确, 细节保留较为完整, 客观评价上在标准差、互信息、平均梯度、信息熵和边缘保留因子等评价标准中表现优良。
图像处理 模糊 C均值聚类 引导滤波 双通道脉冲发放皮层模型 image processing fuzzy C-mean guided filtering dual channel spiking cortical model
1 西安市微波光子与光通信重点实验室，陕西 西安 710121
2 西安邮电大学，电子工程学院，陕西 西安 710121
提出了一种基于模式演变原理的紧凑型偏振分束旋转器（Polarization Splitter Rotator，PSR）。该器件由锥型TM0-TE1模式转换器与非对称定向耦合（Asymmetric Directional Coupler，ADC）结构的模式分束器组成，经粒子群算法（Particle Swarm Optimization，PSO）和样条插值原理优化后的器件总长度仅为45 μm。利用时域有限差分法（Finite Difference Time Domain method，FDTD）对器件进行仿真，数值结果表明：输入TE0模式时，在100 nm（1500~1600 nm）带宽内具有低插入损耗（＜0.007 dB）、低串扰（＜-28.7 dB）、高偏振消光比（＞49.1 dB）；输入TM0模式时，在整个C波段内具有低插入损耗（＜0.34 dB），低串扰（＜-47.1 dB），高偏振消光比（＞15.5 dB），且在中心波长1550 nm处插入损耗值仅为0.06 dB。此外，对器件的公差进行了分析，结果表明该器件具有良好的鲁棒性。所设计的PSR具备低损耗、小尺寸以及低串扰特性，在未来大规模光子集成领域具有重要应用价值。
偏振分束旋转器 粒子群算法 时域有限差分法 polarization splitter rotator particle swarm optimization finite difference time domain
西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
分子的多形态(多晶型)是指化学组成相同但存在不止一种晶体形式的物质。 这些多形态广泛存在于自然界中, 其中药物的多形态尤其普遍。 这些药物多形态虽然具有相同的化学分子组成, 但其理化性质却存在差异, 最终会导致药物作用功能的不同。 近年来, 随着太赫兹(THz)辐射源的产生方式成为一种常规技术后, 太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)的应用领域逐渐被拓宽。 因为THz波不仅与分子内作用模式有关, 更与氢键和范德华力等弱相互作用模式密切相关; THz辐射可以诱发低频键振动、 晶体声子振动、 氢键拉伸和扭转振动, 许多有机分子的集体振动模式处于该波段, 尤其是药物分子。 基于此, 采用THz-TDS技术, 研究了马来酰肼药物分子两种多形态(MH2和MH3)在0.25~2.25 THz波段的THz吸收谱。 通过实验测试, 发现MH2和MH3的THz特征吸收峰完全不同, MH2获取到了三个特征吸收峰, 分别位于0.34, 1.41和1.76 THz; MH3晶型获取两个特征吸收峰, 分别位于0.75和1.86 THz处; 此结果表明马来酰肼多形态可以通过其THz特征吸收峰进行辨别表征。 接着, 为了对THz实验吸收峰进行解析, 采用固态密度泛函理论(DFT)模拟了马来酰肼的红外吸收模式; 在实验和理论频谱数据匹配的情况下, 分析讨论了特征吸收峰的来源, 发现MH2和MH3的THz吸收峰对其三维空间结构非常敏感, 吸收峰均来源于分子间相互作用力。 最后, 为使药物研究能够与实际应用结合, 对马来酰肼的商用药品青鲜素进行了THz光谱测试, 通过其与马来酰肼多形态的THz吸收峰比较, 发现人们日常使用的青鲜素是MH3晶型。 此研究结果表明, THz-TDS技术是一种很有潜力的药物多形态检测工具, 此研究有望解决马来酰肼多形态在工业生产及临床应用上检测难的问题。
太赫兹时域光谱 密度泛函 马来酰肼 药物分子多形态 Terahertz time-domain spectroscopy Density functional theory Maleic hydrazide Pharmaceutical polymorph 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1104
1 西安邮电大学 电子工程学院，西安 710121
2 安徽科技学院 电气与电子工程学院，安徽 蚌埠 340303
贵金属纳米颗粒由于具有独特的物理特性而被广泛应用于催化，光热治疗及表面增强光谱等领域，然而银纳米颗粒的化学稳定性差，金纳米颗粒的催化性能依赖其大小，这严重限制了其进一步应用。本文通过一种简单温和的湿化学方法合成了具有较好单分散性的球形金银合金纳米颗粒。根据表征结果可知，合金颗粒的形貌尺寸均一，金和银两种金属元素分布均匀，属于一种多晶的晶体结构。研究结果表明，通过改变金和银的摩尔比，能够很容易实现金银合金纳米颗粒表面等离激元共振峰的调控。此外，由于金和银两种元素的协同效应，金银合金纳米颗粒同时具有较好的稳定性和较强的催化性能，且要远好于单组分的金纳米颗粒和银纳米颗粒。该研究为构建多种较高性能的合金纳米材料提供了新思路，为减少环境中芳香族硝基有机污染物提供了可能途径。
金银合金 纳米颗粒 表面等离激元 吸收光谱 催化性能 AuAg alloy Nanoparticles Surface plasmon Absorption spectrum Catalytic activity 光子学报
2022, 51(10): 1016003
西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
色散傅里叶变换技术为研究被动锁模光纤激光器中孤子各种瞬时、复杂、非重复的非线性过程提供了一种强有力的实时测量手段。利用色散傅里叶变换技术研究了基于非线性偏振旋转技术的被动锁模光纤激光器中耗散孤子分裂的整个实时动态过程。研究发现,当泵浦功率为280 mW时耗散孤子发生分裂,耗散孤子分裂前首先由噪声背景脉冲产生单孤子脉冲。与泵浦功率为180 mW时的单孤子锁模状态不同的是,分裂前的单孤子的光谱上有新的光谱成分产生。这个新的频率成分会随着孤子脉冲在谐振腔中循环的圈数不断放大和展宽,并最终演化为一个新的耗散孤子脉冲。本研究对明确被动锁模光纤激光器中耗散孤子的产生和分裂机理有着重要的意义。
光纤光学 耗散孤子 孤子分裂 锁模 光纤激光器
