1 江西师范大学江西省光电子与通信重点实验室，江西 南昌 330022
2 上海交通大学平湖智能光电研究院，浙江 平湖314200
设计并制备了一种基于树形结构的1×8硅基热光开关，该热光开关由1个2×2和6个1×2马赫-曾德尔干涉仪的基本单元结构组成。该1×8硅基热光开关采用与互补金属氧化物半导体兼容的工艺制造。通过氮化钛加热器来改变波导的温度，利用硅的热光效应实现光开关功能。实验结果表明：在1550 nm工作波长下，该热光开关的平均片上插入损耗约为1.1 dB；所有输出端口的串扰都小于-23.6 dB；开关响应时间小于60 μs。
集成光学 硅基开关 马赫-曾德尔干涉仪 热光开关
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
2 重庆邮电大学智能通信与网络安全研究院，重庆 400065
提出了一种渐进式训练方案来重新配置马赫-曾德尔干涉仪（MZI）前馈光学神经网络（ONN）的相移，从而对抗MZI的相位误差和分束器误差，提高识别准确率。为了验证所提方案，利用Neuroptica Python仿真平台搭建了3层MZI-ONN结构，并在考虑到MZI相位误差和分束器误差的情况下，利用Iris和MNIST数据集验证了所提方案的有效性。仿真结果表明：在Iris数据集下，对于3层4×4 MZI-ONN结构，所提方案的识别准确率能够提升64.15百分点；在MNIST数据集下，对于4×4、6×6、8×8和16×16规模的MZI-ONN，所提方案的识别准确率能够提升2.00~37.00百分点。所提方案极大地提高了MZI-ONN的抗误差性能，有助于未来大规模、高准确率MZI-ONN的实现。
光计算 马赫-曾德尔干涉仪 光学神经网络 相位误差 分束器误差 渐进式训练 抗误差
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Biomedical Engineering, College of Future Technology, Peking University, Beijing 100871, China
2 National Biomedical Imaging Center, Peking University, Beijing 100871, China
We present a novel noncontact ultrasound (US) and photoacoustic imaging (PAI) system, overcoming the limitations of traditional coupling media. Using a long coherent length laser, we employ a homodyne free-space Mach–Zehnder setup with zero-crossing triggering, achieving a noise equivalent pressure of 703 Pa at 5 MHz and a -6 dB bandwidth of 1 to 8.54 MHz. We address the phase uncertainty inherent in the homodyne method. Scanning the noncontact US probe enables photoacoustic computed tomography (PACT). Phantom studies demonstrate imaging performance and system stability, underscoring the potential of our system for noncontact US sensing and PAI.
noncontact ultrasound sensing photoacoustic imaging Mach–Zehnder interferometer Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 031702
西安邮电大学电子工程学院，陕西 西安 710121
提出一种高平坦宽带光学频率梳（OFC）信号产生方案，对高平坦、宽带电光频梳信号产生机理与方法开展了理论研究与仿真分析。在仿真分析中，利用双驱动马赫-曾德尔调制器产生光频梳信号，利用相位调制器进一步提升梳状线的数量，最后通过联合优化马赫-曾德尔调制器的驱动信号功率和直流偏置电压来提高平坦度。仿真结果显示，该方案可产生带宽为1.08 THz的宽带光频梳信号，音噪比（TNR）达到60 dB、平坦度达到0.5 dB。将所提方案应用于光载太赫兹通信系统，通过仿真验证了单通道及多通道16阶正交幅度调制（16QAM）太赫兹信号在背对背（BTB）或10 km光纤传输情况下的传输性能。结果表明，上述每种情况下的误码率都低于前向纠错码的阈值。
光频梳 马赫-曾德尔调制器 相位调制器 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0522002
重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
介绍了一种基于绝缘体上硅（SOI）的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）型高灵敏度折射率传感器。在该传感器中采用悬空槽（SSlot）波导作为传感臂，条形波导作为参考臂，利用两臂不同模式之间的干涉提高传感器的灵敏度。分析了MZI型传感器的工作原理，推导了灵敏度公式，通过灵活调节两臂长度和合理设计SSlot波导，实现了9.824×104 nm/RIU的高灵敏度。该传感器还具有尺寸小、制造简单等优势，可广泛应用于生物医疗、环境监测等领域。
光谱学 硅光子学 折射率传感器 马赫-曾德尔干涉仪 灵敏度
1 福州大学 晋江微电子研究院, 福建 晋江 362200
2 香港城市大学 物理系, 中国 香港 999077
为了准确测量米级长度线型狭缝波导的准横电波(TE)和准横磁波(TM)的色散, 设计了一种马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的色散测量光路。介绍了相位拟合法和平衡波长法的测量原理, 并结合测量光路进行测量。测量结果表明: 滤除偏振模式间的串扰噪声, 可进一步提高色散测量的准确度; 通过调整波导的狭缝尺寸, 可对其色散进行有效调控, 当狭缝厚度为0.1μm时, 波导在1 440~1 640 nm波长范围内具有接近零且平坦的色散。
集成光波导 马赫-曾德尔干涉仪 色散 integrated photonics waveguide, Mach-Zehnder inter
中国计量大学 光学与电子科技学院，杭州 310018
针对传统基于导频信号的外调制测距方法精度不高的问题，提出了一种基于开关电路偏压控制模块的相位激光测距方法。首先，分析了传统测距方法测距精度不高的原因；然后，设计了基于开关电路的偏压控制模块，以此改变传统测距方法在射频端同时输入粗尺信号和精尺信号的方式，在马赫-曾德尔调制器(MZM)的偏置电压输入端、射频端分别输入粗尺信号、精尺信号，同时实现偏压控制和激光测距。实验结果表明：在距离80 cm处进行500次测量时，测距系统相位差的重复性为±0.150 4°，对应的测距精度为±0.026 1 cm。
激光测距 偏压控制 马赫-曾德尔调制器 laser raging, bias control, Mach-Zehnder modulator
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
光子学报
2023, 52(10): 1052418
