作者单位
摘要
1 常州工学院光电工程学院,江苏 常州 213032
2 南京大学智能光传感与调控技术教育部重点实验室,江苏 南京 210093
3 得克萨斯州立大学英格拉姆工程学院,美国 得克萨斯78666
噪声的抑制对于相位光时域反射仪实现相位信号的精确测量至关重要。为此,在相干探测型相位光时域反射仪中采取了幅度形式噪声抑制和相位形式噪声抑制的双层处理方法,并且在“慢时间轴”和“快时间轴”两个方向上对相位形式的噪声进行抑制。首先,在正交解调时采用数字低通滤波器抑制幅度形式的噪声,以正确求解未解缠绕的包裹相位;接着,在“慢时间轴”方向上采用小波分解与重构的方法实现噪声的抑制,并借助相干探测型相位光时域反射仪相位变化线性分布的空间特征和噪声的随机性同时结合相关计算获得最佳小波分解层数;最后,在“快时间轴”方向上使用整体最小二乘的数据拟合方法进行噪声的抑制。实验结果表明:采用三重降噪得到的相位信号的均方根误差为0.17832 rad,比没有采用“慢时间轴”小波降噪的二重降噪方法降低了23.3%。这表明使用包含“慢时间轴”方向小波降噪的三重降噪方法能够实现更精确的相位信号测量。
光纤光学 光纤传感 相位光时域反射仪 定量测量 噪声抑制 小波降噪 fiber optics fiber sensing phase-optical time domain reflectometer quantitative measurement noise suppression wavelet denoising 
中国激光
2024, 51(5): 0506005
李俊 1,2姚瑞煦 1,2,*任美莹 1张家瑞 1,2[ ... ]马天 1,2
作者单位
摘要
1 西安科技大学安全科学与工程学院,陕西 西安 710054
2 陕西省煤火灾害防治重点实验室,陕西 西安 710054
针对天然气管道沿线威胁事件的实时识别问题,笔者提出了一种基于瑞利光时域反射分布式光纤振动监测系统和深度学习网络的方法。首先,利用分布式光纤振动监测系统采集28.9 km长管道沿线6类事件的波形信号,并通过格拉姆角场(GAF)将其转化为二维图像信息,然后利用GoogLeNet、VGG、AlexNet三种深度学习网络对图像信息进行分类对比,并分析了不同信噪比条件下GoogLeNet的分类效果。结果表明:GoogLeNet对6类事件的分类准确率最高,优于其他两种网络;当信噪比为8 dB时,GoogLeNet对人工挖掘和机械破坏事件数据进行滤波、GAF等处理之后没有出现误报。本文所提方法适合在实际现场使用,为管道安全监测提供了一种新的技术手段。
光纤光学 管道监测 格拉姆角场 分布式光纤振动 特征识别 optical fiber pipeline monitoring Gramian angular field distributed optical fiber vibration feature recognition 
中国激光
2024, 51(5): 0506003
陶光明 1,2,3,*邹郁祁 1,2,3刘超 1,2,3任志禾 1,2,3
作者单位
摘要
1 华中科技大学武汉光电国家研究中心,湖北 武汉 430074
2 华中科技大学同济医院血管衰老教育部重点实验室,湖北 武汉 430074
3 华中科技大学材料科学与工程学院材料成型与模具技术国家重点实验室,湖北 武汉 430074
中红外激光凭借其非接触、高效率和高精准度的显著优势,广泛应用于病变组织切除、组织整形和肿瘤间质光热疗法等临床外科手术中。在诸多中红外激光中,二氧化碳(CO2)激光具备极高消融效率和高精准度的特点,广泛应用于皮肤、耳鼻喉和腹腔等手术中。然而,由于缺乏稳定、高性能的小尺度柔性能量传输介质,CO2激光无法像钬激光、钕激光等近红外激光一样,通过成熟的石英光纤,以微创或无创的方式进入体内,在人体内部自然腔道中进行微创介入操作。目前CO2激光通常通过导光臂、空心波导管等传输介质进行手术,这极大地制约了其优势在微创手术中的充分体现。为使CO2激光更好地服务于临床外科医疗领域,本文总结了现有的医用CO2激光能量传输介质,重点讨论了热拉式多材料光纤技术在CO2激光医疗领域的研究进展,并展望了未来多功能柔性CO2激光消融机器人光纤的发展趋势及应用前景。
激光医疗 CO2激光 红外光纤 多材料纤维 连续体机器人 laser medicine CO2 laser infrared fibers multi-material fibers continuum robots 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0117001
作者单位
摘要
华南师范大学信息光电子科技学院,广东 广州 510006
综述了近期基于腔内空间光调制器的超快光纤激光器的研究进展,总结了目前基于腔内空间光调制器的超快光纤激光器所能实现的基本功能和输出特性,同时介绍了本课题组基于腔内空间光调制器的研究成果,最后对腔内空间光调制器驱动的超快光纤激光器的发展趋势和应用前景进行了展望。
激光器 超快光纤激光器 空间光调制器 光场调控 脉冲整形 色散管理 lasers ultrafast fiber laser spatial light modulator optical field modulation pulse shaping dispersion management 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114009
作者单位
摘要
1 中山大学电子与信息工程学院,广东 广州 510006
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200241
目前光声成像中用于探测超声波的主流器件是基于压电材料的超声换能器,考虑到这类换能器的探测性能随器件尺寸的减小而大幅下降,科研者们近年来开始逐渐关注于小型化光学超声传感器的研究与开发。相较于传统的压电超声换能器,这些小型化的光学超声传感器通常具备较宽的探测带宽和与尺寸几乎无关的高灵敏度,在推动更深和更高分辨率的光声成像方面展现出了巨大的潜力。本文首先对光学超声传感器的发展历程进行了简要回顾,然后比较了3种重要的小型化光学超声传感器以及并行寻址的方法,其次介绍了这些传感器在光声活体成像方面的应用进展,最后展望了光学超声传感器的未来前景。
光声成像 光学超声传感器 片上器件 法布里-珀罗干涉仪 光纤布拉格光栅 微环谐振器 photoacoustic imaging optical ultrasound sensor on-chip device Fabry-Pérot interferometers fiber Bragg grating micro-ring resonator 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211032
刘德军 1,2†黄梓毅 1,2†李卓荣 1,2台亚龙 1,2[ ... ]王义平 1,2
作者单位
摘要
1 深圳大学物理与光电工程学院,光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室,深圳市超快激光微纳制造重点实验室,广东 深圳 518060
2 深圳大学射频异质异构集成全国重点实验室,广东省光纤传感技术粤港联合研究中心,深圳物联网光子器件与传感系统重点实验室,广东 深圳 518060
3 南方科技大学医院泌尿外科,广东 深圳 518055
4 香港中文大学机械与自动化工程学系,香港 新界沙田999077
光学相干层析成像(OCT)是一种无创或微创的、可提供组织深度信息的高分辨率可视化实时成像技术,广泛应用于生物医学成像与临床诊断领域。光纤OCT显微内窥成像技术是基于光纤传输和光纤显微内窥成像的OCT技术,除了具有OCT的一般成像优点外,还具有体积小、质量轻、耐腐蚀、电绝缘、抗电磁干扰等特点,尤其适用于对现有其他成像技术无法到达的狭小腔道内的组织病变进行高分辨率检测和早期诊断。随着激光器、探测器和光纤器件制备技术的发展,光纤OCT系统、光纤探头设计和制备都取得了巨大进步,应用场景也得到不断扩展。具体地:光纤OCT系统从时域OCT发展到频域OCT,成像速度和分辨率获得显著提升;光纤OCT内窥成像探头先后历经了光纤-棱镜型、全光纤型及光纤复合型探头三个发展阶段,目前正朝着多功能集成、小型化、一体化的方向发展;光纤内窥OCT的临床应用从呼吸系统和消化系统逐渐拓展到心血管系统。从光纤OCT系统设计、探头设计与制备、内窥成像应用三方面综述近年来光纤OCT显微内窥成像技术的发展现状,重点总结光纤内窥探头的技术发展及其在医学诊断中的应用,最后结合现有前沿技术报道总结展望了未来光纤内窥OCT的发展方向。
光学相干层析成像 生物医学成像 光纤内窥成像 心血管疾病 optical coherence tomography biomedical imaging fiber-optics endoscopy cardiovascular disease 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211025
作者单位
摘要
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 高功率激光单元技术实验室,上海 201800
3 国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院,杭州 310024
用于内窥成像的多芯光纤在弯曲条件下传输的光场相位容易出现复杂的随机扰动,为相干成像中的相位恢复带来极大挑战。本文提出了一种可以用于相干成像的螺旋多芯光纤设计,通过调控纤芯尺寸、纤芯间距和螺距来抑制弯曲等外界扰动对纤芯间群时延差和功率串扰的影响。本文建立了弯曲条件下螺旋多芯光纤纤芯光程的数学模型;根据变换光学基本原理,利用有限元仿真软件对螺旋多芯光纤的模式特性进行数值仿真计算。设计的螺旋多芯光纤具有20 μm的芯间距和20 π/m的扭转率,共有6层91个纤芯,不同层的纤芯尺寸不同。无弯曲时芯间群时延差小于6 fs/m;当弯曲半径大于5 cm时,芯间群时延差的变化小于32 fs/m,100 m长度上纤芯间串扰的仿真计算结果低于-550 dB。螺旋多芯光纤的芯间群时延差对弯曲不敏感,在相干成像中代替普通光纤束传递光场,有助于降低相干图像恢复方法的复杂度,可以广泛应用于光纤显微成像、超快激光成像等领域。
多芯光纤 相干成像 串扰 群时延 螺旋线 Multicore fiber Coherent imaging Crosstalk Group delay Helical 
光子学报
2024, 53(1): 0106001
喻张俊 1,3,4†杨军 1,3,4,*†邹晨 2林蹉富 2[ ... ]秦玉文 1,3,4
作者单位
摘要
1 广东工业大学信息工程学院先进光子技术研究院,广东 广州 510006
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
3 通感融合光子技术教育部重点实验室,广东 广州 510006
4 广东省信息光子技术重点实验室,广东 广州 510006
光频域偏振测量(OFDP)是一种基于扫频激光干涉原理的分布式光纤偏振测试技术,它能够精确获取保偏光纤、器件、组件与光路的偏振特性及其空间分布,实现高性能器件与光路的性能测试与质量评价,以及缺陷分析与故障诊断。OFDP优点是可兼顾超高测量灵敏度、超大测量范围、高精细度、长测量距离、动态快速测量等,已逐渐发展成为性能最优的分布式光纤测量技术之一。本文回顾了OFDP的测量原理,定量分析了分布式偏振串音的测量极限,综述了分布式偏振测试性能提升的若干关键技术,给出了高精度偏振器件与光路的测试典型应用,并讨论了其技术挑战和未来潜在的研究方向。
光频域偏振测量 分布式光学测量 偏振串音 保偏光纤与器件 光纤陀螺 optical frequency domain polarimetry distributed optical measurements polarization crosstalk polarization maintaining fiber and devices fiber optic gyro 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0112002
黄梓楠 1黄千千 1田昊晨 2,***闫志君 3,**[ ... ]牟成博 1,*
作者单位
摘要
1 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室,上海先进通信与数据科学研究院,特种光纤与先进通信国际合作联合实验室,上海 200444
2 中国计量科学研究院,北京 100029
3 华中科技大学光学与电子信息学院下一代互联网接入系统国家工程实验室,湖北 武汉 430074
4 东莞理工学院电信工程与智能化学院,广东 东莞 523808
5 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200062
6 浙江省引力波精密测量重点实验室国科大杭州高等研究院,浙江 杭州 310024
利用45°倾斜光纤光栅(45°-TFG)作为光纤型起偏器,搭建了一台高可靠性高稳定性的掺铒锁模光纤激光器,并以此为基础实现了重复频率frep和载波包络偏移频率fceo的精确锁定。当泵浦功率为228 mW时,基于45°-TFG的锁模激光振荡器可实现3 dB光谱带宽为60.4 nm、脉冲宽度为68 fs的超短脉冲输出,在12 h内功率的均方根稳定性达到0.033%,且在较大的泵浦范围内均能维持较好的展宽锁模状态。经过自主搭建的非线性脉冲放大、超连续谱产生以及f-2f自参考拍频干涉光路,获得了信噪比为32 dB的fceo信号。最后通过搭建基于锁相环的主动反馈控制电路,将frepfceo信号溯源至一台GPS时频系统,最终测得frepfceo信号归一化后在1 s门时间内频率稳定度为2.38×10-12和6.41×10-16。这是首次实现基于45°-TFG的光纤激光频率梳,表明了基于45°-TFG的锁模光纤激光器在实际应用中的潜力。
锁模光纤激光器 光纤光栅 非线性偏振旋转 光纤激光频率梳 mode-locked fiber laser fiber grating nonlinear polarization rotation optical frequency comb 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0106005
作者单位
摘要
1 深圳技术大学未来技术学院先进制造与未来工业中心,广东 深圳 518118
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院纤维集成光学教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
3 桂林电子科技大学光电工程学院光子学研究中心,广西 桂林 541004
随着微流控技术的日趋成熟,将微流控芯片技术和光微流方法在微结构光纤中进行交叉融合,已经逐渐形成了一个新的发展方向。简要综述了这一技术是如何从初期的利用微结构光纤的特殊结构,进行简单的功能集成,拓展到如今基于特殊需求进行光纤的功能设计的新阶段,以实现在微结构光纤内部构造微流控感测系统的目的。该方向的发展,不仅促进了光波导与微流物质检测技术相结合,还为实现不同检测原理在微结构光纤内的高灵敏度光纤微流传感器技术开辟了新方法与新途径。
微流控 光微流 光纤传感器 光微流传感器 microfluidic optical microfluidic optical fiber sensor optical microfluidic sensor 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0106004

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