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单片集成25Gbps电吸收调制器的O波段可调谐V型腔激光器

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光学学报 2024年

作者：夏诒民孟剑俊李乔力何建军杭州兰特普光电子技术有限公司浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室

我们首次实现了O波段可调谐的25 Gbps电吸收调制EML光发射器芯片和封装器件，该EML芯片单片集成了大范围可调谐V型腔激光器和电吸收调制器，采用相同外延层方案。在O波段，该器件实现了20个信道、100GHz间隔的波长调谐，边模抑制比超过3... 详细信息

我们首次实现了O波段可调谐的25 Gbps电吸收调制EML光发射器芯片和封装器件，该EML芯片单片集成了大范围可调谐V型腔激光器和电吸收调制器，采用相同外延层方案。在O波段，该器件实现了20个信道、100GHz间隔的波长调谐，边模抑制比超过37 dB。当驱动电压峰峰值固定为2 V时，所有信道在25 Gbps的速率下显示出清晰的眼图，动态消光比均超过5 dB。误码率测量表明，当通过25-km的标准单模光纤传输后，器件的所有信道都没有色散代价。

关键词：电吸收调制器可调谐激光器单片集成

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实时双环谐振腔光谱包络拟合

中国光学（中英文） 2024年第4期17卷 780-788页

作者：赵凯浩李明宇王朝宇陈鑫关博仁何建军林初月董文飞长春理工大学光电工程学院光学工程系吉林长春130022 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室浙江杭州310027 浙江光尖电子技术有限公司浙江温州325011 中国科学院苏州生物医学工程研究所浙江苏州215163

双环级联谐振腔(Cascaded Microring Resonators,CMRR)传感器作为一种新型的光学传感器,因具有高灵敏度、易于集成、功耗小等优点被广泛应用于生物、医学等领域。为了实现CMRR传感器输出光谱的实时数据分析处理,提出了一种基于Python的... 详细信息

双环级联谐振腔(Cascaded Microring Resonators,CMRR)传感器作为一种新型的光学传感器,因具有高灵敏度、易于集成、功耗小等优点被广泛应用于生物、医学等领域。为了实现CMRR传感器输出光谱的实时数据分析处理,提出了一种基于Python的实时CMRR传感器输出光谱包络拟合方法。首先,利用不同的拟合模型对CMRR传感器输出光谱进行拟合;然后,通过灵敏度误差百分比对不同拟合模型的拟合误差进行比较,结果显示平滑样条拟合法在实时处理CMRR传感器输出光谱过程中表现最佳;最后对不同浓度的NaCl溶液进行实时输出光谱采集处理,验证了CMRR传感器输出光谱实时采集处理程序的可靠性。实验结果表明CMRR传感器的波长漂移量与溶液浓度呈线性关系。通过计算可知CMRR传感器对于盐水的灵敏度约为671.03529 nm/RIU。

关键词：集成光学双环级联谐振腔包络拟合折射率光学谐振腔

用于生物样品处理的高强度聚焦超声装置开发研究

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生物医学工程学杂志 2024年第1期41卷 152-159页

作者：雷祝兵庞欣佩李力梅茜董文飞中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州) 江苏苏州215163 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163

针对传统超声设备存在的交叉污染、样本破碎不均匀等问题,本文研制了一种小型化、低成本的高强度聚焦超声装置。该装置通过凹球面自聚焦型压电陶瓷片产生超声波,在聚焦区域形成空化效应,实现样本裂解。首先,本文通过物理仿真证明装置的... 详细信息

针对传统超声设备存在的交叉污染、样本破碎不均匀等问题,本文研制了一种小型化、低成本的高强度聚焦超声装置。该装置通过凹球面自聚焦型压电陶瓷片产生超声波,在聚焦区域形成空化效应,实现样本裂解。首先,本文通过物理仿真证明装置的可行性,然后制作功率可调的驱动电路,实现0~22.4 W声功率输出,最后进行石蜡包埋样本脱蜡实验验证装置的有效性。实验结果表明,高强度聚焦超声装置的脱蜡效率和安全性明显优于传统化学方法,与商用超声仪器具有可比性。综上,本文研发的高强度聚焦超声装置有望应用于自动化核酸提取和纯化设备中,在样本前处理领域具有广阔的应用前景。

关键词：样本裂解高强度聚焦超声石蜡包埋样本

反射型法布里-珀罗腔和微环谐振腔级联的温度传感器

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光学学报 2022年第23期42卷 218-223页

作者：谢佳一苏国帅李明宇何建军长春理工大学光电工程学院光学工程系吉林长春130022 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室浙江杭州310027

提出一种反射型法布里-珀罗(FP)标准具和微环谐振腔级联的温度传感器。该温度传感器由光纤反射镜、FP标准具和微环谐振腔构成。利用强度探测的方法,仿真计算和实验验证表明,温度传感器具有较高的灵敏度和较低的探测极限。将宽带光源和... 详细信息

提出一种反射型法布里-珀罗(FP)标准具和微环谐振腔级联的温度传感器。该温度传感器由光纤反射镜、FP标准具和微环谐振腔构成。利用强度探测的方法,仿真计算和实验验证表明,温度传感器具有较高的灵敏度和较低的探测极限。将宽带光源和滤波器组合作为实验的输入光源,反射型FP标准具起到滤波的作用,温度传感元件是微环谐振腔。仿真计算得出该温度传感器的灵敏度为2.1406 dB/℃。实验结果表明,该温度传感器的灵敏度为1.9434 dB/℃,探测极限为0.01℃。

关键词：传感器光纤反射镜法布里-珀罗标准具微环谐振腔强度探测灵敏度探测极限

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高速通信光模块热控系统设计

红外与激光工程 2023年第5期52卷 376-387页

作者：关博仁李明宇邓仁辉胡海洋廉哲长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 苏州联讯仪器股份有限公司设备部江苏苏州215000

为了测试高速通信光模块在极端环境下的工作性能,并提升其出厂测试效率,设计了高速通信光模块热控系统。使用该系统不仅可以实现单独测试QSFP-DD封装模式的光模块,还可以实现双通道并行测试QSFP-28封装模式的光模块,成功使光模块测试效... 详细信息

为了测试高速通信光模块在极端环境下的工作性能,并提升其出厂测试效率,设计了高速通信光模块热控系统。使用该系统不仅可以实现单独测试QSFP-DD封装模式的光模块,还可以实现双通道并行测试QSFP-28封装模式的光模块,成功使光模块测试效率提升一倍。首先,根据半导体制冷器的特性设计了待测试件热电制冷器组件,Flotherm的仿真结果表明热电制冷器组件可用。接着,根据半导体制冷器的原理及特性,设计了热排散系统。最后,将热控系统与水冷机的控温效率和效果做对比。实验结果表明:热控系统可以在110 s内实现光模块壳温在0~65℃之间的快速调控。热控系统基本满足对常用封装方式的高速通信光模块的控温需求,且相对于水冷机而言,具有小型化、低噪音、零震动的优势,更利于光模块集成化测试。

关键词：光纤通信热控系统热仿真光模块

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基于扫描反射镜结构的多路光开关

中国光学（中英文） 2023年第1期16卷 136-143页

作者：肖泽华李明宇苏国帅何泽南长春理工大学光电工程学院吉林长春130022

本文设计了一种使用嵌入式Linux可编程控制的基于扫描反射镜的光开关,在触摸显示器的UI界面上进行光纤阵列通道间的具体切换操作。此外,还可以预先设定光开关的切换顺序、停留时间。光开关光路可自动对光校准来保证每个通道的输出功率... 详细信息

本文设计了一种使用嵌入式Linux可编程控制的基于扫描反射镜的光开关,在触摸显示器的UI界面上进行光纤阵列通道间的具体切换操作。此外,还可以预先设定光开关的切换顺序、停留时间。光开关光路可自动对光校准来保证每个通道的输出功率最大。本文分析了此种光开关的设计原理,通过实验测试了光开关的性能。实验结果表明:当使用单模光纤阵列时,平均插入损耗小于17 dB,相邻通道间的平均串扰低于30 dB,相邻通道间切换时间小于1.3 ms;对于多模光纤阵列,平均插入损耗小于2.4 dB。本文所设计的光开关具有低损耗、低延时、高精度、高稳定性、高重复性、通道间串扰小、人机交互良好等优点,可用于波分复用器件、多路光波导传感器等光学器件的测试。

关键词：光开关光纤阵列嵌入式linux编程自动校准

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基于空间光耦合系统的芯片温度传感器

光学仪器 2023年第5期45卷 79-86页

作者：章喆李明宇肖泽华潘伦包晟杨志平李秋顺长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 浙江光尖电子技术有限公司浙江温州325011 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室浙江杭州310027 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院生物研究所山东济南250103

研究了一种硅光子芯片空间光耦合系统,简化了集成光子芯片用光纤阵列耦合的方式,通过将1550 nm附近波段的光通过空间光学系统,经光栅耦合器垂直耦合进入集成光子芯片,经过波导与微环谐振腔实现光学传感,采用多模光纤收集出射能量,并进... 详细信息

研究了一种硅光子芯片空间光耦合系统,简化了集成光子芯片用光纤阵列耦合的方式,通过将1550 nm附近波段的光通过空间光学系统,经光栅耦合器垂直耦合进入集成光子芯片,经过波导与微环谐振腔实现光学传感,采用多模光纤收集出射能量,并进行温度传感测试。实验结果表明,用波长探测方式,得到自由光谱范围(FSR)为0.85 nm,Q值为16321的环形谐振腔直通端透射谱线。在温度传感测试中,其灵敏度达到127 pm/℃。通过进一步对比测试表明,空间光耦合与光纤阵列光耦合只在插入损耗方面有所差距,耦合系统可得到较好的温度传感测试结果。空间光耦合具有更换传感器芯片便捷,容易实现多通道测试等优点。

关键词：集成光子芯片光耦合系统光栅耦合器光谱扫描温度传感

用于碟式微流控芯片的尿液生化检测系统研制及应用

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中国光学 2021年第6期14卷 1317-1326页

作者：孟永康雷祝兵梅茜董文飞长春理工大学机电工程学院吉林长春130022 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163 中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州)生命科学与医学部安徽合肥230026

针对尿液自动化、快速检测的需求,结合微流控技术与生化分析技术,设计并制备了一种基于离心力驱动的碟式微流控尿液生化检测芯片。该芯片采用微流道与毛细阀、虹吸阀和铁蜡阀结合可实现微量样品和试剂有序输送、混合及检测等集成功能,通... 详细信息

针对尿液自动化、快速检测的需求,结合微流控技术与生化分析技术,设计并制备了一种基于离心力驱动的碟式微流控尿液生化检测芯片。该芯片采用微流道与毛细阀、虹吸阀和铁蜡阀结合可实现微量样品和试剂有序输送、混合及检测等集成功能,通过COMSOL多物理场仿真软件对芯片上毛细阀和虹吸阀结构进行仿真分析,优化转速。围绕微流控芯片,研制了一套小型化、全自动尿液生化检测系统。通过双光路设计和双波长检测方法降低光源波动和背景干扰对检测结果的影响,并在该系统上进行尿视黄醇结合蛋白重复性和校准分析。结果显示,该系统的精密度变异系数为1.3%~2.46%,说明系统具有较好的重复性。校准曲线表明浓度和吸光度值有良好的线性相关性(R^(2)=0.995)。芯片上4个相同单元结构可完成多样本或多指标的并行检测,有望应用于尿液蛋白的快速检测。

关键词：碟式微流控芯片尿液生化分析光电检测双光路微阀