作者单位
摘要
1 东北石油大学电气信息工程学院,黑龙江 大庆 163318
2 大庆油田信息技术公司,黑龙江 大庆 163453
提出一种基于电流调制的新型单光纤光镊。通过将经电流调制的980 nm激光注入单模光纤,光纤探头的输出功率发生周期性变化,实现了对粒子运动距离和运动速度的可控式操纵。此外,通过调整盖玻片的倾斜角度改变溶液蒸发力的大小,实现了对粒子的稳定捕获。在构建平面锥形纤维探针的基础上,搭建仿真模型,分析粒子的受力情况,并进行实验验证。实验结果表明,通过对激光器的驱动电流进行调制,可以操纵聚苯乙烯小球实现长达22.76 μm的粒子运输,且粒子的运动速度与激光器的调制电流有关,实验结果得到了数值模拟的支持。所提方法使得粒子捕获点的可变式调节和粒子的长距离轴向可控式运输成为可能。
光纤光镊 电流调制 粒子捕获与操纵 生物传感 
光学学报
2023, 43(14): 1406003
肖路遥 1,2唐曦 1,2林晓东 1,2高子叶 1,2[ ... ]邓涛 1,2,*
作者单位
摘要
1 西南大学 物理科学与技术学院,重庆 400715
2 微纳结构光电子学重庆市重点实验室,重庆 400715
基于电流调制和光注入共同作用下的带有饱和吸收体的垂直腔面发射激光器(VCSEL-SA),提出了一种可重构的光电逻辑门(NOT,NAND,NOR,XOR),数值研究了电流调制下VCSEL-SA的spiking动力学特性,及电流调制下光注入VCSEL-SA的逻辑运算性能。研究结果表明,对于电流调制下的光注入VCSEL-SA,光电逻辑门可以在一定的偏置电流范围内实现。通过选取合适的调制电流,可以实现重构的逻辑运算(NAND,NOR),且两个调制信号之间的时延对逻辑运算性能影响较小。通过改变电流调制信号的输入方式并移除光注入信号,VCSEL-SA可以实现XOR逻辑运算。此外,基于电流调制下光注入VCSEL-SA的可重构逻辑运算对噪声有较好的容忍性。研究结果可为未来光子神经网络解决复杂的信号处理任务提供一定的理论基础。
带有饱和吸收体的垂直腔面发射激光器(VCSEL-SA) spiking动力学特性 电流调制 可重构性 光电逻辑门 Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser with Saturated Absorber(VCSEL-SA) Spiking dynamic characteristics Current modulation Reconfigurability Optoelectronic logic gate 
光子学报
2022, 51(11): 1114005
冯勇 1,2张文喜 1,2,*伍洲 1李杨 1,2郭晓丽 1
作者单位
摘要
1 中国科学院 空天信息创新研究院,北京00094
2 中国科学院大学 光电学院,北京100049
传统的干涉仪采用激光光源,由于激光的高相干性,在平行平板、棱镜等特殊光学元件测量时存在严重的串扰;LED、钨灯等光源因准直性较差、光强稳定性差和相干长度较短等特征,同样不适合作为特殊光学元件检测干涉仪的光源。短相干激光光源具有方向性好、亮度高和相干长度适中等优点,是特殊元件检测干涉仪的理想光源。针对短相干干涉仪对光源的需求,对通过电流调制半导体激光器光源的相干性进行了理论研究。研究结果表明,调制频率越高、调制强度越大,光源的相干长度越短;偏置电流越大,输出功率越高,相干性也会变好,不利于产生短相干光源。在此基础上,搭建并研制了一款短相干激光光源,该光源相干长度为80 μm,光源的旁瓣抑制比下降为0.31,输出光功率可达30 mW,能够满足短相干测量对光源的要求。
半导体激光器 短相干光源 相干函数 电流调制 semiconductor laser short coherent light source coherent function current modulation 
光学 精密工程
2021, 29(6): 1321
李桂英 1,1杨文艳 1,1,2,2吴正茂 1,1夏光琼 1,1,*
作者单位
摘要
1 西南大学 物理科学与技术学院, 重庆 400715
2 重庆科技学院 数理学院, 重庆 401331
数值研究了一种获取宽带光学频率梳的方案.在该方案中,首先采用调制频率fm=f0/nf0为1 550 nm垂直腔面发射激光器中两正交偏振分量频率间隔,n为整数)的大调制信号电流调制一个1 550 nm垂直腔面发射激光器,使该1 550 nm垂直腔面发射激光器中的主振荡模式—Y偏振分量输出光学频率梳,而X偏振分量处于被抑制状态;进一步地,引入线偏振光注入,使激光器中两个偏振分量(光谱主峰比小于15 dB)均实现光学频率梳输出;再借助一个偏振片,将这两个偏振分量引导到该偏振片的透振方向实现光谱拼接,从而获取宽带光学频率梳.基于自旋反转模型,数值研究了由该方案产生的光学频率梳特性.仿真结果表明:在给定的参数条件下,一个自由运行1 550 nm垂直腔面发射激光器(阈值电流为2.6 mA)偏置在11.5 mA时,Y偏振分量占主导而X偏振分量被抑制(光谱主峰比大于30 dB);在受到调制深度较大的电流调制作用下,该激光器只在Y偏振分量输出光学频率梳;引入线性偏振光注入后,通过调整线性偏振光的偏振方向,可使XY偏振分量同时实现光学频率梳输出;最后,利用一偏振片将XY偏振分量引导到该偏振片的透振方向实现光谱拼接,最终可获得一个带宽超过80 GHz的光学频率梳.
光注入 电流调制 1 550 nm垂直腔面发射激光器 光学频率梳 Optical injection Current modulation 1 550 nm vertical-cavity surface-emitting lasers Optical frequency comb 
光子学报
2019, 48(12): 1214003
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
采用非线性理论探索了同轴多注相对论速调管放大器(CMRKA)的束波互作用特性, 并与PIC结果进行了验证分析。首先推导了实心电子束的几何因子, 然后分别给出了归一化调制电流和电子束动能的积分微分方程, 并给出了多注速调管放大器的同轴输入腔间隙耦合系数的公式。对于束压为600 kV、束流为5 kA的16注电子束, 当输入腔间隙电压分别为4.6, 32.7, 189 kV时, 采用一维非线性理论和三维粒子模拟程序分别计算了基波电流调制系数和距离的关系, 理论和模拟结果比较一致。当间隙电压为4.6 kV时, 理论计算了多注电子数的个数分别为8,12,16 以及实心电子束的半径与单注电子束通道半径比6/15,8/15,10/15(通道半径不变)时基波电流调制系数随传输距离的变化。结果表明, 随着多注电子数的个数和电子束半径的增加, 基波电流调制系数有逐渐变大的趋势。此外还计算了当间隙电压为20 kV时, 归一化电流和归一化电子束动能随时间的变化和归一化常数N(z)与调制电流的n次谐波的电流调制系数随传输距离的变化。
自洽的非线性理论 三维粒子模拟 几何因子 积分微分方程 电流调制系数 电子束动能 self-consistent nonlinear theory three dimensional particle-in-cell simulation geometrical factor integrodifferential equation coefficient of current modulation kinetic energy of electron beam 
强激光与粒子束
2019, 31(1): 013001
作者单位
摘要
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
为了实现一体化结构干涉仪的现场数字化检测, 提出了一种电调谐波长移相干涉术, 通过控制注入电流, 调制半导体激光器(LD)的波长, 从而实现时域移相干涉。通过优化传统的随机移相干涉模型, 采用最小二乘求解线性回归模型迭代算法求解相位, 抑制了电调谐的控制精度有限、LD非线性引起的不等间隔移相, 以及环境震动引起的各采样点位相变化不同步的干扰。将该方法应用于现场检测的便携式斐索干涉仪上, 利用其与Zygo GPI XP/D型干涉仪测量同一块光学平晶, 测量结果的峰谷值偏差为9.91 nm,均方根值偏差为5.22 nm, 能满足现场定量检测的精度要求。该方法还可以应用于其他类型的激光干涉仪中。
干涉测量 半导体激光器 电流调制 波长移相 现场检测 interferometry laser diode current modulation wavelength phase shifting on-site measurement 
红外与激光工程
2018, 47(5): 0506003
作者单位
摘要
1 武汉理工大学 理学院物理系,湖北 武汉 430070
2 武汉精昱光电科技有限公司,湖北 武汉 430070
光声光谱法是检测气体最灵敏的方法,气体浓度检测精度可达到ppt量级,但这需要复杂的实验系统和昂贵的器材,不利于在工程实践上使用.本文基于可调激光器的电流调制特性,提出了一种在测量气体吸收谱的吸收零点和吸收峰之间有效切换波长的简单调制方法.当激光功率为2.1 mW时,甲烷气体浓度的测量极限可达到0.46 ppm,测量结果证明了双波长法的可行性.
光声光谱 双波长法 电流调制 photoacoustic spectroscopy dual-wavelength schema current modulation 
红外与毫米波学报
2018, 37(2): 173
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
采用一维自洽束波互作用的非线性理论,探索了相对论速调管放大器(RKA)的束流调制特性,并与二维PIC结果进行了比较和分析。首先推导了环形电子束的几何因子,然后分别给出了两腔调制时归一化调制电流和电子束动能的积分微分方程。采用调制电子束激励中间腔的非线性理论估算了中间腔间隙电压的幅度和相位,幅度的相对误差为0.07%,相位误差为2.15°。给出了输入腔和中间腔的间隙耦合系数公式,对于束压为715.2 kV、束流为8 kA的电子束,当输入腔和中间腔间隙电压分别为14,315.2 kV,输入腔和中间腔相位差为90.59°时,采用一维非线性理论和二维粒子模拟程序分别计算了基波电流调制系数和距离的关系。对于基波电流调制系数,中间腔之前处于线性区,理论值与模拟值比较一致;在中间腔内部基波电流调制系数出现明显的下降,理论值与模拟值之间的差距较大;中间腔之后处于非线性区,对于基波电流调制系数的最大值和对应的纵向位置,理论值与模拟值基本一致。当束流传输距离为65.8 cm时,计算了归一化电流和归一化电子束动能随时间的变化和电荷守恒参量N(z)与调制电流的n次谐波的电流调制系数随传输距离的变化情况。
自洽的非线性理论 粒子模拟 几何因子 积分微分方程 电流调制系数 self-consistent nonlinear theory particle in cell simulation geometrical factor integrodifferential equation coefficient of current modulation 
强激光与粒子束
2018, 30(5): 053009
作者单位
摘要
东北石油大学 电气信息工程学院, 黑龙江 大庆 163318
在基于激光自混合干涉的理论上, 提出了一种利用二次反馈激光自混合干涉的新型测距方法。利用三角波电流对半导体激光器进行调制, 得到一次反馈自混合干涉信号。通过对信号分析可知, 当半导体激光器被调制后, 会产生一系列的模跳, 模跳的数量与绝对距离成正比。通过计算在一个三角波电流调制周期内模跳的数量, 就可以求出绝对距离。利用多重激光自混合的概念, 提出该种新型测距方法。建立了距离测量系统, 进行了实验验证。实验结果表明: 由于步长分辨率精度的提高, 测距精度明显提高。
多重自混合干涉 三角波电流调制 绝对距离 multiple self-mixing interferometry triangular current modulation absolute distance 
光学技术
2017, 43(3): 239
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
分别给出了归一化调制电流和电子束动能的积分微分方程, 并提出了完整的数值计算方法。对于束压束流分别为511 kV, 5 kA和800 kV, 8 kA两组典型参数, 采用非线性理论和二维粒子模拟程序分别计算了电流调制系数和距离的关系。在线性增长区以及当调制电流达到最大值并开始缓慢下降后, 理论与模拟都符合得很好。此外还计算了电子束动能和调制电流的n次谐波的模式强度随归一化距离的变化情况: 一次和二次谐波强度较大, 八次以上谐波幅度较小而可以忽略。
自洽的非线性理论 积分微分方程 粒子模拟 电流调制系数 电子束动能 模式强度 a self-consistent nonlinear theory integrodifferential equation particle simulation coefficient of current modulation beam kinetic energy mode strength 
强激光与粒子束
2016, 28(11): 113006

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