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Near-zero-dispersion soliton and broadband modulational instability Kerr microcombs in anomalous dispersion

Light(Science & Applications) 2023年第2期12卷 220-231页

作者： Zeyu Xiao Tieying Li minglu cai Hongyi Zhang Yi Huang Chao Li Baicheng Yao Kan Wu Jianping Chen State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks School of Electronic Information and Electrical EngineeringDepartment of Electronic EngineeringShanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China Key Laboratory of Optical Fibre Sensing and Communications(Education Ministry of China) University of Electronic Science and Technology of ChinaChengdu 611731China

The developing advances of microresonator-based Ker cavity solitons have enabled versatile applications ranging from communication,signal processing to high-precision *** dispersion is the key factor determining the Kerr comb *** the zero group-velocity-dispersion(GVD)regime,low-noise and broadband microcomb sources are achievable,which is crucial to the application of the Kerr *** the GVD is almost vanished,higher-order dispersion can significantly affect the Kerr comb *** many studies have investigated the Kerr comb dynamics near the zero-dispersion regime in microresonator or fiber ring system,limited by dispersion profles and dispersion perturbations,the near-zero-dispersion soliton structure pumped in the anomalous dispersion side is still elusive so ***,we theoretically and experimentally investigate the microcomb dynamics in fiber-based Fabry-Perot microresonator with ultra-small anomalous *** obtain 2/3-octave-spaning microcombs with~10 GHz spacing,>84 THz span,and>8400 comb lines in the modulational instability(MI)state,without any external nonlinear spectral *** widely-spanned Ml combs are also able to enter the soliton ***,we report the first observation of anomalous-dispersion based near-zero-dispersion solitons,which exhibits a local repetition rate up to 8.6 THz,an individual pulse duration32 THz and>3200 comb *** two distinct comb states have their own *** broadband MI combs possess high conversion efficiency and wide existing range,while the near-zero-dispersion soliton exhibits relatively low phase noise and ultra-high local repetition *** work complements the dynamics of Kerr cavity soliton near the zero-dispersion regime,and may stimulate cross-disciplinary inspirations ranging from dispersion-controlled microresonators to broadband coherent comb devices.

关键词： resonator dispersion pumped

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On-chip source-device-independent quantum random number generator

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Photonics Research 2024年第7期12卷 1379-1394页

作者： LANG LI minglu cai TAO WANG ZICONG TAN PENG HUANG KAN WU GUIHUA ZENG State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China Institute of Quantum Sensing and Information Processing School of Sensing Science and EngineeringShanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China Shanghai Research Center for Quantum Sciences Hefei National LaboratoryShanghai 201315China Shanghai Xun Tai Quantech Co. Ltd.Shanghai 200241China

Quantum resources offer intrinsic randomness that is valuable for applications such as cryptography, scientific simulation, and computing. Silicon-based photonics chips present an excellent platform for the cost-effective deployment of next-generation quantum systems on a large scale, even at room temperature. Nevertheless,the potential susceptibility of these chips to hacker control poses a challenge in ensuring security for on-chip quantum random number generation, which is crucial for enabling extensive utilization of quantum resources.

关键词： temperature quantum random

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Blind zone-suppressed hybrid beam steering for solid-state Lidar

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Photonics Research 2021年第9期9卷 1871-1880页

作者： CHAO LI XIANYI CAO KAN WU GAOFENG QIU minglu cai GUANGJIN ZHANG XINWAN LI JIANPING CHEN State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks Department of Electronic EngineeringShanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China

We demonstrate a blind zone-suppressed and flash-emitting solid-state Lidar based on lens-assisted beam-steering *** a proof-of-concept demonstration,with the design of a subwavelength-gap 1D long-emitter array and multiwavelength flash beam emitting,the device was measured to have 5%blind zone suppression,0.06°/point-deflection step,and 4.2μs scanning *** time-of-flight ranging experiments,Lidar systems have a field of view of 11.3°×8.1°(normal device)or 0.9°×8.1°(blind-zone suppressed device),far-field number of resolved points of 192,and a detection distance of 10 *** work demonstrates the possibility that a new integrated beam-steering technology can be implemented in a Lidar without sacrificing other performance.

关键词： Blind beam Lidar

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基于掺铒铌酸锂薄膜的集成波导放大器(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第19期61卷 67-73页

作者：蔡明璐陈建平吴侃上海交通大学电子工程系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

掺铒铌酸锂薄膜可兼具增益性能以及铌酸锂的电光、非线性特性,是具有单片全集成潜质的光电子平台。本研究旨在开发基于掺铒铌酸锂薄膜的集成波导放大器,以满足光通信网络中对紧凑、高效光放大器的需求,同时探索片上增益理论并开展实验... 详细信息

掺铒铌酸锂薄膜可兼具增益性能以及铌酸锂的电光、非线性特性,是具有单片全集成潜质的光电子平台。本研究旨在开发基于掺铒铌酸锂薄膜的集成波导放大器,以满足光通信网络中对紧凑、高效光放大器的需求,同时探索片上增益理论并开展实验验证。通过电子束光刻结合干法刻蚀的制备工艺,实现了传播损耗低至0.18 dB/cm的铌酸锂波导制备。通过1484 nm双向泵浦方案,10 cm长的集成波导放大器可实现62.76 dB的信号增强与22.26 dB的净增益,实验表征结果可与增益仿真结果匹配。这项研究为进一步优化基于掺铒铌酸锂薄膜的集成光学放大器及扩展其在光通信领域的应用提供了重要的实验基础和理论支持。

关键词：集成光学掺铒铌酸锂薄膜波导放大器净增益

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绝缘体上掺铒铌酸锂放大器建模与实验研究

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光学学报 2022年第13期42卷 155-160页

作者：项君民蔡明璐吴侃张广进陈建平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

绝缘体上掺铒铌酸锂(Er∶LNOI)因其可以提供高增益而备受关注。对Er∶LNOI波导放大器完成了建模,并建立了对应的能级速率方程。利用该模型对Er∶LNOI波导的增益性能进行了仿真,并与实验进行了对比。当信号波长为1531.5 nm和1550.0 nm时... 详细信息

绝缘体上掺铒铌酸锂(Er∶LNOI)因其可以提供高增益而备受关注。对Er∶LNOI波导放大器完成了建模,并建立了对应的能级速率方程。利用该模型对Er∶LNOI波导的增益性能进行了仿真,并与实验进行了对比。当信号波长为1531.5 nm和1550.0 nm时,研究了放大器在980 nm和1484 nm泵浦波长下的净增益,并且通过实验和仿真比较了不同信号功率和泵浦功率下的波导增益。除此之外,还研究了波导长度对放大器增益的影响。

关键词：光学器件波导放大器绝缘体上掺铒铌酸锂净增益

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薄膜铌酸锂切趾啁啾光栅研究

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光子学报 2024年第8期53卷 80-90页

作者：隆嘉轩吴侃蔡明璐张栩嘉陈建平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

本文研究了基于薄膜铌酸锂的啁啾光栅性能,采用仿真分析的方法,研究了不同设计参数下,三种光栅切趾方式对称线性切趾、非对称线性切趾和高斯切趾在反射带宽和群延迟色散上的差异。通过最优化设计,在高斯切趾的啁啾光栅下,实现了3 dB带宽... 详细信息

本文研究了基于薄膜铌酸锂的啁啾光栅性能,采用仿真分析的方法,研究了不同设计参数下,三种光栅切趾方式对称线性切趾、非对称线性切趾和高斯切趾在反射带宽和群延迟色散上的差异。通过最优化设计,在高斯切趾的啁啾光栅下,实现了3 dB带宽21.2 nm、群延迟色散值0.1385 ps/nm的啁啾光栅。本工作将为实现薄膜铌酸锂片上色散补偿和光信号处理奠定基础。

关键词：啁啾光栅切趾绝缘体上铌酸锂色散补偿群延迟

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基于FPGA电控的二维快速光束扫描雷达系统

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光学学报 2021年第11期41卷 11-18页

作者：邱高峰吴侃曹先益蔡明璐陈建平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

提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)电控实现快速扫描的透镜辅助的二维光束扫描和测距装置。利用二叉树结构的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)光开关,结合FPGA逐级切换和脉冲宽度调制(PWM)技术,实现了具有16个自由切换扫描角度、19.5 m测... 详细信息

提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)电控实现快速扫描的透镜辅助的二维光束扫描和测距装置。利用二叉树结构的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)光开关,结合FPGA逐级切换和脉冲宽度调制(PWM)技术,实现了具有16个自由切换扫描角度、19.5 m测距距离和2 cm测距误差的激光雷达原理系统。这项工作展现了FPGA电控在透镜辅助光束扫描技术中的高效控制方式,选取的电控方案对N路光束发射(即N个光束扫描角度)只需要log N路PWM波形输出。相比于典型的光相控阵(OPA)技术中N路光束发射需要N个数模转换器(DAC)的电控方案,即控制复杂度为O(N),本方案极大地降低了控制复杂度(O(log N))和系统成本,因此有望对基于集成光束扫描技术的激光雷达系统的真正应用提供参考。

关键词：激光雷达现场可编程逻辑门阵列透镜光开关二维扫描

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基于调制光频梳的薄膜铌酸锂波导超连续谱研究

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光子学报 2023年第5期52卷 282-289页

作者：黄毅吴侃肖泽宇李铁映蔡明璐陈建平上海交通大学电子信息与电气工程学院区域光纤通信与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

仿真研究了基于薄膜铌酸锂调制器的电光频梳和飞秒脉冲产生,并利用该飞秒脉冲在一段薄膜铌酸锂波导中实现覆盖倍频程的超连续谱产生和倍频信号产生。通过级联铌酸锂调制器进行电光调制,产生了一个180 fs的超短脉冲。使用该脉冲作为输入... 详细信息

仿真研究了基于薄膜铌酸锂调制器的电光频梳和飞秒脉冲产生,并利用该飞秒脉冲在一段薄膜铌酸锂波导中实现覆盖倍频程的超连续谱产生和倍频信号产生。通过级联铌酸锂调制器进行电光调制,产生了一个180 fs的超短脉冲。使用该脉冲作为输入源输入一段薄膜铌酸锂波导,当输入能量达到126.4 pJ时,波导内产生的超连续谱达到倍频程并与倍频信号重叠。此外,还对脉冲参数优化进行了分析。本研究为实现基于薄膜铌酸锂的片上自参考光频梳系统奠定了基础。

关键词：铌酸锂光频梳电光调制超连续非线性光学

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薄膜铌酸锂多尖端端面耦合结构

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光学学报 2024年第11期44卷 115-122页

作者：王嘉毅蔡明璐李天怡张栩嘉陈建平吴侃上海交通大学电子信息与电气工程学院上海先进通信与数据科学研究院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

为提升薄膜铌酸锂芯片端面耦合的效率和稳定性,结合铌酸锂材料的刻蚀特点和工艺条件,设计并研究双层多尖端逆锥形的耦合结构。通过仿真计算、参数扫描和对比分析,探究双尖端和三尖端逆锥形耦合结构的特性及其参数选取方案。多尖端设计... 详细信息

为提升薄膜铌酸锂芯片端面耦合的效率和稳定性,结合铌酸锂材料的刻蚀特点和工艺条件,设计并研究双层多尖端逆锥形的耦合结构。通过仿真计算、参数扫描和对比分析,探究双尖端和三尖端逆锥形耦合结构的特性及其参数选取方案。多尖端设计可扩大端面处的模场,从而降低对加工精度的要求。在侧壁倾角62°和最小宽度150 nm的工艺条件下,理想的双尖端和三尖端结构分别在1550 nm波长处实现0.47 dB和1.04 dB的单端耦合损耗,且具有较大的工作带宽和对准容差。最后,结合多尖端耦合结构的制造和测试结果,分析薄膜铌酸锂芯片上端面耦合结构的优化方案,为进一步实现低损耗耦合结构奠定基础。

关键词：集成光学端面耦合逆锥形结构薄膜铌酸锂光子集成

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注重实用性与邻里交互的新型住宅设计体系探索——以一种宜居街坊叠墅创新型设计为例

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住宅科技 2024年第10期44卷 7-13页

作者：朱俊铭郭军蔡明路晏益力湖南建筑科学设计研究院有限责任公司湖南诚友绿色建筑科技有限公司湘潭市规划建筑设计院有限责任公司

通过梳理我国住宅建设现状,明确研究的背景、意义和目标,以未来好房子应注重实用性与邻里互动为主线,从设计角度探讨未来好房子的概念和构成要素,分析社区发展过程中人们对居住空间需求的升级和邻里互动的作用。在此基础上,提出一种全... 详细信息

通过梳理我国住宅建设现状,明确研究的背景、意义和目标,以未来好房子应注重实用性与邻里互动为主线,从设计角度探讨未来好房子的概念和构成要素,分析社区发展过程中人们对居住空间需求的升级和邻里互动的作用。在此基础上,提出一种全新的住宅设计体系——高层街坊叠墅,围绕提升空间实用性与互动性、促进邻里交往、完善宜居住宅建筑体系等,提出一系列相关的设计理念和策略,为好房子的设计提供新概念、新思路。

关键词：邻里交互实用性未来好房子街坊叠墅新型住宅体系模块化

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