1 南京信息工程大学天长研究院，安徽 滁州 239300
2 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
3 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
利用光纤倏逝波耦合效应，设计了一种基于石墨烯全光纤结构的主动锁模激光器。该石墨烯全光纤锁模器件基于侧面腐蚀的单模光纤，构建了银/聚二甲基硅氧烷（PDMS）/石墨烯的电容型结构，腐蚀的单模光纤置于PDMS和石墨烯之间。实验结果显示，在电容结构两端施加与激光腔的共振频率一致及其整数倍的周期性方波电压信号，并对腔内光进行调制，可实现1558 nm光纤激光器的主动锁模。所设计的主动锁模激光器获得了基本频率及二次谐波的锁模脉冲，重复频率分别为12.2 MHz和24.4 MHz，实现了电控重复频率的脉冲输出。这种石墨烯全光纤锁模器件具有低成本、低功耗的优势，为实现灵活可控的主动锁模激光器提供了新思路。
激光器 光纤激光器 石墨烯 全光纤结构 主动锁模
1 南京信息工程大学 电子与信息工程学院， 江苏 南京 210044
2 南京大学 电子科学与工程学院， 江苏 南京 210093
利用金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）技术，在不同晶面的蓝宝石（Al2O3）衬底上实现了极性（0002）面、半极性（11-22）面和非极性（11-20）面InN薄膜的外延生长，并通过多种表征手段对三个不同极性面InN薄膜的结构和光学特性进行了系统研究。X射线衍射（XRD）曲线展示了（0002）、（11-22）和（11-20）面InN较强的衍射峰，表明InN薄膜具有较高的成膜质量。通过扫描电子显微镜（SEM）表面图发现，极性（0002）面InN的表面形貌较光滑，而半极性和非极性InN表面均存在未完全合并的孔洞。光致发光（PL）光谱展示，不同极性面InN的峰值能量在0.63 eV附近，并从极性、半极性到非极性逐渐红移。此外，可见-红外分光光度计测得的透射谱显示，极性（0002）面InN的吸收边约为0.85 eV，而半极性（11-22）面和非极性（11-20）面InN的吸收边约为0.78 eV，表明极性InN具有更大的斯托克斯位移。
半极性面 非极性面 InN薄膜 外延生长 semipolar nonpolar InN film epitaxial growth
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
提出并制备了一种基于法布里-珀罗干涉仪（FPI）和反共振（AR）效应的光纤温湿度传感器。将单模光纤（SMF）和端面固化了聚酰亚胺（PI）的带涂层无芯光纤（NCF）插入非封闭硅管两端构建FPI，利用具有相似光程的空气腔和空气-PI混合腔产生光谱叠加的游标效应，显著提高相对湿度检测灵敏度。NCF包层的光和部分折射进丙烯酸树脂涂层的光耦合形成AR，利用温度引起涂层折射率的改变导致AR非透射波长产生漂移，实现对温度的高灵敏度测量。实验结果表明：在10%~80%的相对湿度范围内，相对湿度灵敏度为510.25 pm/%；在26~35 ℃的温度范围内，温度灵敏度可达-4.48 nm/℃。该传感器具有成本低、灵敏度高的优点，在生物医学、健康监测等方面具有重要的应用价值。
传感器 光纤传感器 温湿度 游标效应 法布里-珀罗干涉仪 反共振
1 南京信息工程大学 电子与信息工程学院， 江苏 南京 210044
2 常熟理工学院 电子信息工程学院， 江苏 常熟 215500
随着人们对照明光源品质要求的不断提高，单一的指标参数已不能完全满足对LED的评价。本文研究了荧光粉配比和激发波长对白光LED的显色指数、光谱功率分布的蓝光危害占比指数、光谱连续度和光效等参数的影响。研究发现，合适的荧光粉种类和配比可以降低荧光粉之间的二次吸收、减少能量损失、光线衰减以及光谱的畸变，实现白光LED品质的提升。此外，不同波长蓝光LED激发荧光粉的优势各不相同，通过组合使用，可提高白光LED的显色指数、光谱连续度，降低光谱功率分布的蓝光危害占比指数。本文采用普通商用450 nm和460 nm的蓝光LED芯片激发优化后的荧光粉，显著提高了白光LED的品质，其显色指数、光谱功率分布的蓝光危害占比指数、光谱连续度和光效分别为97.4、26.3%、93.6%和98.75 lm/W。本研究为高品质白光LED的制备提供了完备的参考依据，有利于推动高品质白光LED的普及。
高品质LED 激发波长 荧光粉配比 high quality LED emission wavelength phosphor ratio
1 南京信息工程大学 电子与信息工程学院 江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心 江苏 南京 210044
本文提出一种基于表面等离子体共振(SPR)效应的光纤光栅温湿度传感器, 以光纤布拉格光栅(FBG)作为温敏器件, 并在光纤包层外镀40 nm厚的银纳米薄膜, 以聚乙烯醇(PVA)作为湿敏薄膜, 通过观测共振峰的偏移以及光纤光栅中心反射波长的偏移来实现对周围环境温湿度变化的监测。实验结果表明, 该传感器在温度20℃～70℃范围内, 灵敏度达到0.020 3nm/℃; 在相对湿度30%RH～80%RH范围内, 平均灵敏度达到-0.99nm/%RH。该传感器稳定性好, 交叉敏感性弱, 可在多场景中广泛应用。
光纤光栅 表面等离子体共振效应 湿度传感 温度传感 fiber grating surface plasmon resonance effect humidity sensing temperature sensing 量子光学学报
2023, 29(3): 030901
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
提出一种基于空芯光纤的温度、湿度和应变同时测量的三参数光纤传感器。该传感器由一段空芯光纤熔接在两段单模光纤之间而成。独特的空芯结构使法布里-珀罗、马赫-曾德尔和反共振3种机制在传感器中并存。实验中，选取反射、透射谱中3个干涉谷dip 1、dip 2、dip 3，分别测试其谷底位置与温度、湿度和应变的对应关系，利用传递矩阵消除不同参数间的交叉敏感，实现了温度、湿度和应变的高灵敏度同步测量。测试结果表明，该传感器的温度灵敏度、相对湿度灵敏度和应变灵敏度分别可达22.4 pm/℃、37.5 pm/%、1.22 pm/με，在结构健康监测方面有望获得重要应用。
光纤光学 空芯光纤 反共振效应 马赫-曾德尔 法布里-珀罗 多参数传感 光学学报
2023, 43(23): 2306001
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
本文提出了一种基于表面等离子体共振（SPR）效应的温湿度传感器，利用包层腐蚀将纤芯光耦合进包层，并在光纤外侧涂覆二甲基硅氧烷（PDMS）和聚乙烯醇（PVA），以实现环境温度和相对湿度双参量测量。实验结果表明：所提出的传感器具有良好的温湿度响应特性，在20~70 ℃温度范围内的平均灵敏度达到-2.01 nm/℃，在30%~78%相对湿度范围内的平均灵敏度达到-4.36 nm/%。该传感器具有灵敏度高、稳定性好、交叉敏感性低等优点，可以广泛应用于温湿度传感领域。
传感器 光纤传感 单模光纤 表面等离子体共振 温湿度传感 中国激光
2023, 50(14): 1410001
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
3 泰州职业技术学院信息技术学院，江苏 泰州 225300
4 无锡学院电子信息工程学院，江苏 无锡 214105
针对常用激光雷达边界层高度估计方法在云层或悬浮气溶胶层等复杂大气结构下会产生误判的问题，提出一种融合K-means和熵权法的高鲁棒性大气边界层高度估计方法。选取美国大气辐射测量项目南部大平原站点的微脉冲激光雷达数据，将K-means算法和熵权法应用于多种条件下的边界层高度估计，从初始参数选取和距离计算两个方面提升基于聚类分析的边界层高度的估计性能。实验结果表明：与常用激光雷达边界层高度估计方法相比，所提方法具有较强的抗干扰能力，能更好地追踪复杂大气结构下的边界层高度日变化过程；在晴朗无云天气和复杂大气结构下，其边界层高度的估计值与无线电探空仪边界层高度的测量值基本一致，相关系数分别为0.9718和0.9175。所提方法具有较高的鲁棒性，可以可靠地估计多种条件下的大气边界层高度。
遥感 激光雷达 大气边界层高度 复杂大气结构 聚类 光学学报
2023, 43(12): 1228004
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
利用电信号改变氧化石墨烯（GO）固有的光学吸收特性，可以实现对光纤锁模激光器输出性能的有效调控。在GO中引入聚苯乙烯（PS）纳米微球可以实现光波导结构，进而形成局域场并有效降低器件损耗。因此，采用微电子打印工艺制备了基于GO/PS的电光调制器，并以较低的泵浦功率（34.3 mW）实现了环形光纤激光器运转模式的主动调控。在0~20 V的调制电压下，激光器实现了连续波、调Q锁模、锁模三种运转模式的切换。所设计的全光纤电调制器件将锁模信号的脉冲宽度压缩到了20 ps，对应的重复频率为21.4 MHz。通过调控驱动电压，该器件的插入损耗从2.30 dB降低到了0.86 dB，平均输出功率从1.09 mW提升了1.52 mW。
激光器 光纤锁模激光器 电光调制器 模式切换 氧化石墨烯 聚苯乙烯
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
在理想的洁净大气条件下，微脉冲激光雷达后向散射信号强度具有随高度单调变化的特征。提出了一种基于插值重构方法的云层垂直结构反演算法，以探测距离最低处和最高处为起点和参考点，筛选预处理信号中相应的插值点进行Akima插值。将得到的前向和后向重构信号进一步作平均处理以模拟无云信号。所提算法先结合自适应阈值与经验阈值区分云和气溶胶，确定候选云层区间，再在此基础上，对比模拟的无云信号与预处理信号强度，提取候选云层的云底和云顶高度。利用微脉冲激光雷达数据进行的验证表明，相比于直接反演的传统算法，所提算法的云底和云顶高度的相关系数分别提高至0.9836和0.9334，均方根误差分别减小至43.8 m和280.2 m，有效提高了云层检测的精度。
遥感 微脉冲激光雷达 云层检测 插值 重构 大气光学 光学学报
2022, 42(24): 2428003
