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正六边形多孔阵列的涡旋光衍射

光学学报 2018年第10期38卷 52-57页

作者：李润泉王智崔粲王慧莹李颖北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044

基于菲涅耳衍射理论,研究了涡旋光经正六边形排布的多孔阵列衍射后的光强分布,分析了正六边形多孔阵列的结构参数对蜂窝状光场的影响。研究结果表明,衍射光场会随着相位结构发生周期性变化,得到蜂窝状或花瓣状的光强分布;圆孔半径会影... 详细信息

基于菲涅耳衍射理论,研究了涡旋光经正六边形排布的多孔阵列衍射后的光强分布,分析了正六边形多孔阵列的结构参数对蜂窝状光场的影响。研究结果表明,衍射光场会随着相位结构发生周期性变化,得到蜂窝状或花瓣状的光强分布;圆孔半径会影响衍射光场的范围,正六边形的边长对条纹的宽度和间距存在影响。

关键词：衍射涡旋光圆孔阵列衍射光场

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反脉冲时间依赖可塑性学习机制的光学实现

中国激光 2017年第5期44卷 222-226页

作者：李强王智崔粲乐燕思宋晓佳孙翀翚刘彪吴重庆北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044 北京交通大学电气工程学院北京100044

突触可塑性为神经网络的学习机制提供了基础。基于单个半导体光放大器(SOA)的非线性偏振旋转(NPR)和交叉增益调制(XGM)效应实现了反脉冲时间依赖可塑性(anti-STDP)学习机制。通过调整SOA驱动电流,可以实现长时程增强窗口(LTP)和长时程... 详细信息

突触可塑性为神经网络的学习机制提供了基础。基于单个半导体光放大器(SOA)的非线性偏振旋转(NPR)和交叉增益调制(XGM)效应实现了反脉冲时间依赖可塑性(anti-STDP)学习机制。通过调整SOA驱动电流,可以实现长时程增强窗口(LTP)和长时程抑制窗口(LTD)的高度和宽度调整,能更好地模拟神经网络。实验测量得到的anti-STDP曲线与生物系统中测量得到的学习曲线相吻合。使用该anti-STDP光路得到的学习曲线的时间窗口约为几百皮秒,其速度是人类大脑STDP学习机制的108倍。由于该anti-STDP光路系统简单,且SOA易于与其他器件集成,该anti-STDP光路可以用于实现大规模超快神经拟态计算系统。

关键词：非线性光学神经拟态计算反脉冲时间依赖可塑性半导体光放大器光子脉冲神经元

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光子脉冲神经元权重器件的研制

中国激光 2017年第4期44卷 190-194页

作者：宋晓佳王智李强孙翀翚乐燕思崔粲吴重庆刘彪北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044 北京交通大学电气工程学院北京100044

互连的光子脉冲神经元通过权重器件联系在一起,为了实现神经网络的大规模计算,权重器件的实现至关重要。利用微机电系统可调光衰减器(VOA),研制了一种可以自动调节光子脉冲神经元的权重器件。该权重器件包括VOA、光电探测器、单片机、... 详细信息

互连的光子脉冲神经元通过权重器件联系在一起,为了实现神经网络的大规模计算,权重器件的实现至关重要。利用微机电系统可调光衰减器(VOA),研制了一种可以自动调节光子脉冲神经元的权重器件。该权重器件包括VOA、光电探测器、单片机、模数转换器、数模转换器和放大器等模块,可以根据接收的光信号快速计算查表,可对VOA的衰减值进行实时在线调整。该权重器件效率高,且容易实现。该权重器件配合脉冲时间依赖的可塑性(STDP)光路使用,可以实现光子脉冲神经元的STDP学习机制。当STDP曲线窗口高度为0.2时,对权重器件进行了测量,实现了4种STDP学习。实验测量结果与理论计算结果一致。

关键词：光学器件可调光衰减器可塑性学习机制光子脉冲神经元神经网络

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掺铒光纤中方波信号高次谐波的快慢光特性

物理学报 2015年第24期64卷 218-225页

作者：王甫王智毛雅亚孙振超李强吴重庆刘国栋北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044

光纤中方波信号的慢光技术在全光通信和光纤传感等领域具有重要的应用前景.提出了谐波相对延时量的度量方法,分别采用速率方程和相干布居振荡理论,对掺铒光纤中方波信号的基波和高次谐波的快慢光特性进行了研究.在无抽运光输入情况下,... 详细信息

光纤中方波信号的慢光技术在全光通信和光纤传感等领域具有重要的应用前景.提出了谐波相对延时量的度量方法,分别采用速率方程和相干布居振荡理论,对掺铒光纤中方波信号的基波和高次谐波的快慢光特性进行了研究.在无抽运光输入情况下,改变入射光功率,入射探测光的基波最大相对延时量能达到20%,且存在实现最大相对延时量的入射光功率为8 mW;在有抽运光输入的情况下,改变信号光增益,入射探测光的基波相对超前量同样能达到-20%,且随着信号光增益的增大而增加.N次谐波(N=1,3,5,7,···)在频率f/N(f为基波信号最大延时量对应的调制频率)处有最大相对延时量,且它们的最大延时量相同,频率处于相干布居振荡引起的光谱烧孔带宽内.

关键词：快慢光谐波相对延时量相干布居振荡掺铒光纤

利用太赫兹光非对称解复用器对归零伪随机码占空比压缩的全光速率倍增

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中国激光 2016年第4期43卷 124-129页

作者：孙振超王智(指导) 吴重庆王甫李强北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044

利用太赫兹非对称解复用器(TOAD)对伪随机比特序列(PRBS)归零(RZ)码占空比压缩后经多路延迟叠加来实现速率倍增。实验上将周期为2~7-1、速率为2.5 Gb/s的伪随机RZ码占空比由50%压缩至12.5%后经4路精确延时叠加,保持码型不变,速率提升4倍... 详细信息

利用太赫兹非对称解复用器(TOAD)对伪随机比特序列(PRBS)归零(RZ)码占空比压缩后经多路延迟叠加来实现速率倍增。实验上将周期为2~7-1、速率为2.5 Gb/s的伪随机RZ码占空比由50%压缩至12.5%后经4路精确延时叠加,保持码型不变,速率提升4倍至10 Gb/s,相对于原伪随机码,保证误码率10^(-9)的功率代价为2 dB。

关键词：光通信信号处理占空比压缩速率倍增太赫兹非对称解复用器半导体光放大器

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利用涡旋光束的旋转多普勒效应测量角速度

激光与光电子学进展 2019年第18期56卷 79-84页

作者：傅子玲王智崔粲王慧莹吴重庆王健北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室

携带轨道角动量的涡旋光束具有螺旋相位波前,照射到旋转物体上可以产生与拓扑荷数、转速成正比的旋转多普勒频移。利用旋转多普勒效应测量目标旋转角速度。使用空间光调制器的计算全息法产生涡旋光束,利用MATLAB控制加载在空间光调制器... 详细信息

携带轨道角动量的涡旋光束具有螺旋相位波前,照射到旋转物体上可以产生与拓扑荷数、转速成正比的旋转多普勒频移。利用旋转多普勒效应测量目标旋转角速度。使用空间光调制器的计算全息法产生涡旋光束,利用MATLAB控制加载在空间光调制器上的计算全息图的角速度来模拟物体的旋转,用光学外差法搭建光路,采用拓扑荷数分别为6,10,20的涡旋光束对旋转目标进行测量,利用CCD探测较弱的差频信号光,基于光强积分方法并通过时间采样,对实验数据进行余弦函数拟合,得到目标旋转角速度,结果与预设的数值一致。

关键词：光栅涡旋光旋转多普勒效应计算全息法空间光调制器光学外差

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基于SOI的高Q微环谐振腔的研究

半导体光电 2016年第4期37卷 487-491页

作者：郭凯丽王智李智勇李强乐燕思吴重庆北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室北京100083

利用时域有限差分法，对基于绝缘体上硅（SOI）的微环谐振腔的微环波导宽度对传输性能、Q值的影响进行了理论分析与仿真。研究结果表明，单模条件下，波导越宽，Q值越大。仿真优化结果表明微环半径为10μm、微环波导宽度为600nm时，1．5... 详细信息

利用时域有限差分法，对基于绝缘体上硅（SOI）的微环谐振腔的微环波导宽度对传输性能、Q值的影响进行了理论分析与仿真。研究结果表明，单模条件下，波导越宽，Q值越大。仿真优化结果表明微环半径为10μm、微环波导宽度为600nm时，1．55gm附近的谐振峰的消光比为18．2dB，计算出Q值约为2．2×10^5.进一步研究了微环与直波导间距、平板高度对Q值的影响。耦合间距增大时，由于耦合效率降低，Q值则逐渐提高；随着平板区厚度的减小，辐射损耗会越小，因此Q值增大。研究结果为微环谐振腔的进一步优化和设计提供了参考。

关键词：集成光学微环谐振腔时域有限差分法波导损耗品质因子

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阵列波导激光相控阵光束偏转特性研究

光学技术 2018年第2期44卷 129-132页

作者：李润泉王智崔粲李强李颖刘彪吴重庆北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044 北京交通大学电气工程学院北京100044

研究了阵列波导激光相控阵的光束偏转特性,计算出光学相控阵的偏转角度与阵列波导相关参量之间的关系,绘制出光束偏转角与相关参量间的关系曲线。分析了阵列波导激光相控阵的三个性能指标：扫描范围、分辨率及能量效率,研究各阵列波导... 详细信息

研究了阵列波导激光相控阵的光束偏转特性,计算出光学相控阵的偏转角度与阵列波导相关参量之间的关系,绘制出光束偏转角与相关参量间的关系曲线。分析了阵列波导激光相控阵的三个性能指标：扫描范围、分辨率及能量效率,研究各阵列波导参数对于此三项指标的影响,据此分析出最优化的参数设计。根据阵列波导激光相控阵原理设计了仿真实验界面,自定义参数模拟光束的偏转效果。

关键词：波导相控阵偏转特性扫描范围分辨率能量效率

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磁光平面波导的单向传播特性

物理学报 2020年第7期69卷 83-89页

作者：李航天王智王慧莹崔粲李智勇北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044 集成光电子学国家重点联合实验室北京100083

表面磁等离子体(surfacemagnetoplasmons,SMPs)是一种在电介质和偏置磁场作用下磁光材料界面处传播的近场电磁波.其独特的非互易传播特性引起了大量科研工作的关注,但在具体的波导结构设计上仍存在很多问题.本文研究了一种银-硅-磁光材... 详细信息

表面磁等离子体(surfacemagnetoplasmons,SMPs)是一种在电介质和偏置磁场作用下磁光材料界面处传播的近场电磁波.其独特的非互易传播特性引起了大量科研工作的关注,但在具体的波导结构设计上仍存在很多问题.本文研究了一种银-硅-磁光材料的3层平面波导结构,SMPs在磁光材料和硅的界面处传播,发现在特定的频率范围内,SMPs的基模及高阶模式均具有正向或反向的单向传播特性.分别计算了旋磁与旋电材料平面波导的色散方程,研究了硅层厚度与外加磁场对能带结构及SMPs单向传播区域的影响,发现无论是旋磁或旋电材料的结构,硅层厚度的增加使高阶模式使高阶模式出现在更低的频率位置,使单向传输带宽变小甚至消失,外加磁场的变大使磁光材料的能带结构频率增大的同时带隙中也引入了高阶模式.计算了2种磁光材料平面波导的正向和反向的单向传播带宽宽度,发现旋磁材料YIG的单向SMPs模式出现在GHz波段,最大单向带宽可达到2.45 GHz;旋电材料InSb的单向SMPs模式出现在THz波段,最大单向带宽达到3.9 THz.

关键词：单向传播磁光材料表面磁等离激元非互易性