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On-chip integrated few-mode erbium–ytterbium co-doped waveguide amplifiers

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Photonics Research 2024年第5期12卷 1067-1077页

作者： XIWEN HE DEYUE MA chen ZHOU MINGYUE XIAO weibiao chen ZHIPING ZHOU Aerospace Laser Technology and Systems Department Shanghai Institute of Optics and Fine MechanicsChinese Academy of SciencesShanghai 201800China Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China School of Physical Sciences University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China School of Microelectronics Shanghai UniversityShanghai 201800China State Key Laboratory of Advanced Optical Communications Systems and Networks School of ElectronicsPeking UniversityBeijing 100871China

We propose for the first time,to the best of our knowledge,an on-chip integrated few-mode erbium–ytterbium co-doped waveguide amplifier based on an 800 nm thick Si_(3)N_(4)platform,which demonstrates high amplification gains and low differential modal gains(DMGs)*** eccentric waveguide structure and a co-propagating pumping scheme are adopted to balance the gain of each mode.A hybrid mode/polarization/wavelengthdivision(de)multiplexer with low insertion loss and crosstalk is used for multiplexing and demultiplexing in two operation wavebands centered at 1550 nm and 980 nm,where the light in these two bands serves as the signal light and pump light of the amplifier,*** results demonstrate that with an input signal power of 0.1 mW,TE_(0)mode pump power of 300 mW,and TE_(1)mode pump power of 500 m W,the three signal modes(TE_(0)∕TM_(0)∕TE_(1))all exhibit amplification gains exceeding 30 dB,while maintaining a DMG of less than 0.1 dB.

关键词： waveguide pump amplifier

Comprehensive,Continuous,and Vertical Measurements of Seawater Constituents with Triple-Field-of-View High-Spectral-Resolution Lidar

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Research 2024年第2期2023卷 191-201页

作者： Kai Zhang Yatong chen Hongkai Zhao Zhongping Lee Emmanuel Boss Iwona Stachlewska Davide Dionisi Cedric Jamet Paolo D.Girolamo Aleksey Malinka chengchong Jiang Hongda Wu Lingyun Wu Feitong chen Xiaolei Zhu Nanchao Wang Chuxiao chen Qun Liu Lan Wu Yudi Zhou weibiao chen Dong Liu Ningbo Research Institute State Key Laboratory of Modern Optical InstrumentationCollege of Optical Science and EngineeringZhejiang UniversityHangzhou 310027China ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological lnnovation Center Zhejang UniversityHangzhou 311200China Donghai Laboratory.Zhoushan 316021 China State Key Lab of Marine Environmental Science College of Ocean and Earth SciencesXiamen UniversityXiamen 361102China School of Marine Sciences University of MaineOronoME 04469-5741USA Faculty of Physics University of WarsawWarsaw 02093Poland institute of Marine Sciences Italian National Research CouncilRome 00133Italy Universitédu Littoral Cote d'Opale CNRSUniv.LilleIRDUMR 8187-LOG-Laboratoire d'Oceanologie et de GéosciencesWimereux F-6293 Francen Institute Scuola di Ingegneria Universita della BasilicataPotenza 85100Italy Institute of Physics National Academy of Sciences of BelarusMinsk 220072Belarus Key Laboratory of Space Laser Communication and Detection Technology Shanghai lnstitute of Optics and Fine MechanicsChinese Academy of SciencesShanghai 201800China Inteligent Optics&Photonics Research Center Jiaxing Research Institute Zhejiang UniversityJiaxing 314000China Jiaxing Key Laboratory of Photonic Sensing&Intelligent Imaging Jiaxing 314000China

Measuring the characteristics of seawater constituent is in great demand for studies of marine ecosystems and ***,existing techniques based on remote sensing or in situ samplings present various tradeoffs with regard to the diversity,synchronism,temporal-spatial resolution,and depth-resolved capacity of their data ***,we demonstrate a novel oceanic triple-field-of-view(FOV)high-spectral-resolution lidar(HSRL)with an iterative retrieval *** technique provides,for the first time,comprehensive,continuous,and vertical measurements of seawater absorption coefficient,scattering coefficient,and slope of particle size distribution,which are validated by simulations and field ***,it depicts valuable application potentials in the accuracy improvement of seawater classification and the continuous estimation of depth-resolved particulate organic carbon *** triple-FOV HSRL with high performance could greatly increase the knowledge of seawater constituents and promote the understanding of marine ecosystems and biogeochemistry.

关键词： lidar Vertical seawater

基于光学技术的新一代全球导航定位定时系统架构

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中国激光 2024年第11期51卷 315-324页

作者：杨飞陈迪俊韩申生蔡海文陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800

全球导航卫星系统(GNSS)已经深入现代信息化智能化社会的方方面面,发挥了巨大作用。充分发挥光频参考、自由空间激光链路等光学技术优势有助于解决其进一步发展所面临的地面依赖、精度提升等问题。美国、德国、中国分别提出了基于光链... 详细信息

全球导航卫星系统(GNSS)已经深入现代信息化智能化社会的方方面面,发挥了巨大作用。充分发挥光频参考、自由空间激光链路等光学技术优势有助于解决其进一步发展所面临的地面依赖、精度提升等问题。美国、德国、中国分别提出了基于光链路的时空参考(O-STR)、第三代全球导航定位系统(Kepler)、基于光学技术的新一代全球导航定位定时系统(O-GNSS)等概念。对基于光学技术的新一代全球导航定位定时系统的总体设计、关键技术等进行分析,综述了主要的研究进展,为推动我国时空基准和导航定位定时方面的技术发展提供参考。

关键词：遥感全球导航定位定时光频参考空间激光链路

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基于高空飞机激光通信的轨迹预报、跟踪和指向系统

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光学学报 2024年第6期44卷 229-237页

作者：焦崇淼贺岩胡善江侯春鹤陈勇强陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 国科大杭州高等研究院浙江杭州310024

针对水下平台与高空飞机的激光通信中有效通信时间短、使用信标光的捕获对准时间较长、链路不易建立的问题,设计了一套基于水下平台的高空飞机轨迹预报跟踪及指向系统。系统根据飞机发送的航行参数对飞机轨道进行预报,并驱动伺服电机进... 详细信息

针对水下平台与高空飞机的激光通信中有效通信时间短、使用信标光的捕获对准时间较长、链路不易建立的问题,设计了一套基于水下平台的高空飞机轨迹预报跟踪及指向系统。系统根据飞机发送的航行参数对飞机轨道进行预报,并驱动伺服电机进行跟踪指向。仿真分析了轨道预报算法的误差,并将轨道预报算法应用在实际实验中。实验结果表明,水下平台接收到航行参数后,能在2 s内建立上行通信链路。该算法能够在0.6 s内预测60 s内的轨道位置,误差小于350 m,对应的理论指向误差不超过0.51 mrad。通过比较指向电机的实时反馈与理论指向角,得到系统的指向误差为0.77 mrad。所设计的系统在满足通信指向精度的同时缩短了链路的建立时间,为水下平台与高空激光系统的猝发激光通信提供了具有高可靠性的保障。

关键词：激光通信跟踪指向系统指向精度轨迹预报

基于400 nm氮化硅平台的片上光放大器波导宽度的优化模型

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光学学报 2024年第11期44卷 97-103页

作者：陈明哲江文兵杜嘉张博宇陈卫标周立兵中国科学技术大学光学与光学工程系安徽合肥230026 中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部上海201800 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

提出一种基于400 nm氮化硅平台的掺铒光波导放大器(EDWA)波导宽度的精确设计模型。首先,采用半矢量有限差分法获取波导的截止条件与信号光单模条件,确定波导宽度的设计范围。其次,考虑光纤-波导的耦合过程以及泵浦光经过端面耦合器时会... 详细信息

提出一种基于400 nm氮化硅平台的掺铒光波导放大器(EDWA)波导宽度的精确设计模型。首先,采用半矢量有限差分法获取波导的截止条件与信号光单模条件,确定波导宽度的设计范围。其次,考虑光纤-波导的耦合过程以及泵浦光经过端面耦合器时会对不同模式产生不同的激发效应,仿真设计一种针对980 nm泵浦光的双层端面耦合器,分析不同波导宽度对应的功率分配系数,从而精确建模泵浦光模场。最后,考虑1550 nm信号光与980 nm泵浦光的相互作用,优化EDWA的速率-传输方程,系统地分析不同波导宽度与长度对EDWA增益的影响,并对比分析未考虑信号光与泵浦光相互作用的增益性能,确定增益效果最好的波导宽度与长度。结果表明:信号光与泵浦光的相互作用是影响增益效果的重要因素,同时也为高增益系数的EDWA器件精确设计奠定基础。

关键词：集成光学光波导放大器速率方程增益

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星载激光雷达遥感技术进展与发展趋势(特邀)

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中国激光 2024年第11期51卷 181-200页

作者：陈卫标刘继桥竹孝鹏毕德仓侯霞中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800

星载激光雷达遥感技术,作为主动光学遥感手段,具有高垂直分辨率、高探测精度、全天时测量等优势,能获取一些传统被动光学或者微波遥感无法获得的信息。随着激光器及探测技术的进步,发展了不同探测体制的星载激光遥感技术,这些技术先后... 详细信息

星载激光雷达遥感技术,作为主动光学遥感手段,具有高垂直分辨率、高探测精度、全天时测量等优势,能获取一些传统被动光学或者微波遥感无法获得的信息。随着激光器及探测技术的进步,发展了不同探测体制的星载激光遥感技术,这些技术先后在深空探测和对地观测等多个领域得到重要应用。星载激光遥感技术的主要应用包括行星和月球的三维高程测量,地球大气云和气溶胶三维廓线、大气三维风场、温室气体浓度及海洋立体剖面等的测量,并先后在多个空间任务中得到了有效验证。对于一些重要应用领域的高精度测量,星载激光遥感技术是唯一有效的方法。星载激光雷达的长寿命和高测量精度在轨得到了验证,使得星载激光遥感技术从空间演示验证逐渐实现业务化运行,将在未来的陆地测绘、气候、气象研究及环境监测中发挥重要作用。最近20年,中国星载激光雷达遥感技术发展迅速,在多个领域取得国际领先的创新成果,包括星载温室气体二氧化碳探测激光雷达和高光谱气溶胶探测激光雷达等,正在服务国家重大应用,为国际星载光学主动遥感作出了重要贡献。

关键词：星载激光遥感激光高度计多普勒测风激光雷达差分吸收激光雷达气溶胶后向散射激光雷达

Coherent Doppler lidar wind retrieval for a typhoon based on the genetic simulated annealing algorithm

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Chinese Optics Letters 2024年第4期22卷 1-7页

作者：刘珍原禄城汤杰张云鹏刘继桥竹孝鹏杨巨鑫时伟陈卫标 Aerospace Laser Technology and Systems Department Shanghai Institute of Optics and Fine MechanicsChinese Academy of SciencesShanghai 201800China Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBejing 100049China Shanghai Typhoon Institute China Meteorological AdministrationShanghai 200030China

A method of spectrum estimation based on the genetic simulated annealing(GSA)algorithm is proposed,which is applied to retrieve the three-dimensional wind field of typhoon Nangka observed by our research *** to the genetic algorithm(GA),the GSA algorithm not only extends the detection range and guarantees the accuracy of retrieval results but also demonstrates a faster retrieval *** results indicate that both the GA and GSA algorithms can enhance the detection range by 35%more than the least squares ***,the convergence speed of the GSA algorithm is 17 times faster than that of the GA,which is more beneficial for real-time data processing.

关键词： coherent Doppler lidar three-dimensional wind field retrieval genetic simulated annealing algorithm spectrum estimation typhoon

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OOK与BPSK兼容激光通信性能分析

激光与光电子学进展 2024年第7期61卷 191-201页

作者：朱福南李佳蔚鲁绍文陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 中国科学院上海光学精密机械研究所航天工程部上海201800

为适应空间激光通信组网技术,多体制复用的通信方式应运而生。发送端采用强度调制器兼容实现了开/关键控(OOK)和二进制相移键控(BPSK)调制,接收端通过内差探测方式兼容实现了这两种调制信号的解调。在实际工程应用中,激光通信系统中散... 详细信息

为适应空间激光通信组网技术,多体制复用的通信方式应运而生。发送端采用强度调制器兼容实现了开/关键控(OOK)和二进制相移键控(BPSK)调制,接收端通过内差探测方式兼容实现了这两种调制信号的解调。在实际工程应用中,激光通信系统中散粒噪声、电子器件热噪声不可避免地会影响通信性能,在此基础上,进一步分析了强度调制器偏压点误差量与光学滤波器带宽大小对于非相干OOK和相干BPSK通信信噪比的影响。仿真结果表明:光学滤波器带宽对非相干OOK通信性能影响较大,接收光功率−46 dBm时,1 nm滤波带宽的非相干OOK信噪比开销约1.26;接收光功率−50 dBm以下时,20 nm滤波带宽的相干BPSK信噪比开销小于0.02。非相干OOK无编码通信灵敏度在1.25 Gbit/s速率时需满足−46 dBm@10^(−6),光滤波带宽应不大于0.8 nm,强度调制器偏压误差应控制在半波电压的1%以内。在消共模噪声和优化光滤波带宽条件下,1.25 Gbit/s速率的BPSK无编码通信灵敏度满足−55 dBm@10−6。

关键词：激光通信多体制复用强度调制器内差解调光滤波带宽

基于SE注意力CycleGAN的蓝印花布单纹样自动生成

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丝绸 2024年第1期61卷 31-37页

作者：冉二飞贾小军喻擎苍谢昊陈卫彪浙江理工大学计算机科学与技术学院(人工智能学院) 杭州310018 嘉兴学院信息科学与工程学院浙江嘉兴314001 浙江师范大学数学与计算机科学学院浙江金华321004

根据蓝印花布纹样的风格特征,文章提出一种端到端的蓝印花布纹样自动生成方法,实现简笔画图像向蓝印花布单纹样的自动迁移。针对蓝印花布的抽象风格和小数据集问题,重新构造CycleGAN生成网络中的编码器和解码器,使用SE(squeeze and exci... 详细信息

根据蓝印花布纹样的风格特征,文章提出一种端到端的蓝印花布纹样自动生成方法,实现简笔画图像向蓝印花布单纹样的自动迁移。针对蓝印花布的抽象风格和小数据集问题,重新构造CycleGAN生成网络中的编码器和解码器,使用SE(squeeze and excitation)注意力模块和残差模块与原始的卷积模块串联,提高特征提取能力和网络学习能力。同时减少生成网络中转换器的残差块层数,降低过拟合。实验结果表明,基于SE注意力CycleGAN网络方法自动生成的蓝印花布新纹样主观性上更贴合原始风格,与原图更加接近,有助于蓝印花布的数字化传承和创新。

关键词：蓝印花布 SE注意力风格迁移 CycleGAN 单纹样半监督学习图像生成

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