1 上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
2 重庆前卫科技集团有限公司，重庆 401121
在水下移动可见光通信系统中，当传输距离改变时，因水具有较大固有吸收，接收光功率会发生显著变化。文章提出了一种基于增益反馈控制（GFC）的水下移动可见光通信技术，拓展了通信距离和视场角（FOV）的动态范围。在移动速度为0.13 m/s条件下，实现了通信距离0.9~5.2 m任意可调速率5.0 Mbit/s、像素为800×600且帧率（FPS）不为零的实时双工视频传输。与没有使用GFC方法的系统相比，其通信距离和FOV的动态范围分别增长了5.3和2.8倍。为了进一步验证该系统的性能，文章还测试了不同移动速度下系统的平均闪烁指数、数据传输中断概率及误码率（BER）。在通信距离的动态范围内，随着移动速度增大，平均闪烁指数及BER相应增大，但即使移动速度达到系统可实现的最大速度0.83 m/s时，通信仍未中断，说明该系统具有良好的鲁棒性，在水下移动可见光通信领域具有良好的应用前景。
可见光通信 移动通信 视频通信 动态范围 visible light communication mobile communication video communication dynamic range
1 上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海200240
2 上海光织科技有限公司, 上海 200240
多芯光纤具有集成度高、传输容量大等优点, 为了实现其与单芯光纤阵列的连接, 提出一种基于高精度陶瓷插芯的自组装型低损耗多芯光纤扇入扇出(FIFO)器的设计及制备方法。通过仿真和实验确定了拉锥功率和拉锥速度等拉锥光纤的最优参数, 成功制备出高性能的七芯光纤FIFO器。实验采用的传输链路包含1对FIFO器及5 m长的七芯光纤, 得到7个通道的平均损耗为0.9 dB, 平均串扰为-52 dB。另外, 该FIFO器在波长为1550 nm处、长1 km的七芯光纤中实现了7×10 Gb/s无误码传输, 且各个通道具有良好的一致性。
空分复用 多芯光纤 扇入扇出器件 插入损耗 space division multiplexing, multi-core fiber, fan
1 中国科学院深圳先进技术研究院, 广东 深圳 518055
2 深南电路股份有限公司, 广东 深圳 518117
3 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
现有的柔性波导器件存在加工制备难、机械柔韧性有限、可靠性程度低等难题。基于中性面理论,以聚酰亚胺(PI)薄膜为衬底,设计并制作了具有三明治叠层结构的柔性多模聚合物波导,通过多层中性面的构筑赋予柔性波导优异的结构可靠性和机械柔韧性。所制备的柔性聚合物波导具有低传输损耗(0.16 dB/cm@850 nm)和低通道串扰(<-40 dB)的特性。通过微机械设计使在机械变形过程中施加在波导芯层上的应变最小化,波导表现出优良的机械弯曲性能,其最小弯曲半径低至3 mm,且以1 mm弯曲半径弯曲1000次后,其传输损耗无明显增加。可靠性测试实验结果表明,柔性波导具有优异的热稳定性、耐老化性能以及可加工性能,经过湿度循环、温度循环以及无铅回流焊处理后,波导的传输性能并未发生明显劣化。该研究为具有优异机械柔性和环境可靠性的柔性聚合物波导的规模化生产和应用提供了一定的理论与技术指引。
光学器件 柔性聚合物波导 传输损耗 通道间串扰 性能可靠性
上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
针对微环谐振器用于折射率传感时动态范围较窄的问题, 提出了一种基于少模氮化硅微环谐振器的折射率传感技术, 使谐振波长漂移的计算能够不用考虑原始参考值以及增大折射率探测范围, 并验证高阶模对环境变化更敏感。通过理论分析, 建立仿真模型, 验证了该方法的可行性, 并使用具有不同折射率的待测溶液开展传感实验, 得到了91.79 nm/RIU的折射率灵敏度与10-5 RIU的分辨率。
微环谐振器 折射率传感器 氮化硅波导 micro-ring resonator refractive index sensor silicon nitride waveguide
1 上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
2 华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广州 510640
为了提高辐射传感技术的探测精度、探测剂量范围以及监测点数量, 研究了使用光时域反射仪(OTDR)技术观测单模光纤的辐射致衰减(RIA)效应, 从而实现分布式辐射传感应用的可行性。通过计算OTDR曲线中光功率衰减斜率, 建立了单模光纤RIA与辐射剂量的线性关系。采用具有合适RIA效应的单模光纤, 有望实现具有高空间分辨率的长距离分布式辐射剂量监测。
伽马辐射 光纤传感 单模光纤 光时域反射仪 辐射致衰减 gamma radiation optical fiber sensing single mode fiber optical time domain reflectometer radiation induced attenuation
北京工业大学 材料科学与工程学院, 新型功能材料教育部重点实验室, 北京 100124
利用低氟MOD工艺制备了Ba2YTaO6(BYTO)单一纳米颗粒掺杂及BYTO和LaAlO3(LAO)双纳米颗粒共掺杂的YBCO复合薄膜。研究表明BYTO在YBCO薄膜中的最优掺杂量为6mol%, 此时薄膜的自场Jc为1.25 MA/cm 2, 在1.2 T下获得的最大钉扎力为3.02 GN/m 3。共掺杂试验中引入与YBCO具有正错配度的BYTO粒子和负错配度的LAO粒子, 两者相互作用使有效掺杂总量提高至10mol%。调整两种纳米粒子的配比发现6mol% BYTO+4mol% LAO掺杂的YBCO复合薄膜样品在外加磁场为2 T时, Jc值高达0.27 MA/cm 2, 获得最大钉扎力时的磁场由纯YBCO薄膜的0.42 T提高至共掺杂的1.6 T, 此时最大钉扎力为5.6 GN/m 3。正负错配纳米颗粒共掺杂有效地提高了YBCO复合薄膜在外加磁场下的超导性能。
正负错配 纳米颗粒 钉扎力 掺杂量 positive and negative lattice mismatch nanoparticles pinning force doping amount
1 长飞光纤光缆股份有限公司 光纤光缆制备技术国家重点实验室, 湖北 武汉430074
2 上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
设计并制作了一种用于拉曼分布式温度传感的具有大有效模场面积和低模式色散的渐变折射率的小芯径多模光纤, 同时达到了高空间分辨率和高温度分辨率。在现有的拉曼分布式温度传感系统基础上, 测量了使用不同传感光纤和注入条件下的温度和空间分辨率。在满注入工作模式下, 基于小芯径多模光纤的拉曼分布式温度传感器在25 km处达到了1 ℃的温度分辨率, 空间分辨率的劣化仅为0.13 m, 作为对比, 使用多模光纤的拉曼分布式温度传感器的空间分辨率劣化了1.58 m。在单模注入条件下, 基于小芯径多模光纤的拉曼分布式温度传感器在25 km处达到了4.7 ℃的温度分辨率, 相对使用单模光纤有2.2 ℃的提升, 同时空间分辨率没有劣化。
光纤传感 温度传感器 拉曼散射 光时域反射计 optical fiber sensing temperature sensor Raman backscattering OTDR 红外与激光工程
2019, 48(4): 0422002
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
选用紫外固化型环氧树脂，采用光刻技术在FR-4基板上制备了平行排布的多模聚合物光波导。波导具有阶跃折射率分布，相邻波导间隔为250 μm，可与并带后的50 μm芯径多模光纤实现多通道低损耗耦合。通过搭建测试平台，对波导的插入损耗、串扰及错位容限进行了测量与分析。实验结果表明，所制备光波导的损耗小于0.05 dB/cm，串扰小于-60 dB。波导在错位容限方面性能良好，当输入端错位±5 μm时，系统增加的插入损耗小于0.2 dB。同时根据实际波导建立仿真模型，采用光束传播法分析了不同入射条件下的模式能量分布、差分模式延时及耦合效率。计算结果表明，使用与波导具有相近纤芯尺寸的入射光纤不仅可以减小耦合损耗和串扰，还能减少激发起的高阶模式数，提高波导的距离带宽积，优化光波导的综合传输性能。所制备的聚合物光波导作为组成光印刷电路板的核心光器件具有良好的应用前景。
集成光学 聚合物光波导 光刻技术 传输损耗 错位容限 串扰
