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基于聚二甲基硅氧烷增敏的级联双腔温度传感器

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光学学报 2023年第19期43卷 51-58页

作者：杨玉强高佳乐牟小光王骥杨文虎李依潼王楚虹广东海洋大学深圳研究院广东深圳518120 广东海洋大学广东省船舶智能与安全工程技术研究中心广东湛江524088 广东海洋大学机械工程学院广东湛江524088 广东海洋大学智慧海洋传感网及其装备工程技术研究中心广东湛江524088

提出并制备了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)增敏的级联双腔温度传感器,该传感器由PDMS腔和空气腔级联而成,且级联双腔的光程相近,从而干涉谱产生游标效应。此外,空气腔的两端均为PDMS,当温度增加时,空气腔两端的PDMS因膨胀同时挤压空气... 详细信息

提出并制备了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)增敏的级联双腔温度传感器,该传感器由PDMS腔和空气腔级联而成,且级联双腔的光程相近,从而干涉谱产生游标效应。此外,空气腔的两端均为PDMS,当温度增加时,空气腔两端的PDMS因膨胀同时挤压空气腔,大幅提高了空气腔的温度响应。在PDMS膨胀和游标效应的双重作用下,该传感器具有非常高的温度灵敏度。实验结果表明,在40~42℃范围内,传感器的温度灵敏度约为-20.55 nm/℃,相比单个PDMS腔提高了37倍。该传感器具有结构紧凑、灵敏度高、稳定性好等优点,具有很好的应用前景。

关键词：光纤光学与光通信光纤传感器法布里-珀罗干涉仪游标效应聚二甲基硅氧烷

新型矩形点阵光子晶体光纤的高双折射负色散效应

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物理学报 2010年第12期59卷 8632-8639页

作者：张亚妮宝鸡文理学院物理与信息技术系宝鸡721007 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710119

设计了一种新型矩形点阵光子晶体光纤,该光纤纤芯缺失一根空气柱,包层沿光纤长度方向在普通矩形点阵光子晶体光纤中每两列之间隔一行插入一列空气孔而形成正方形网孔结构.采用全矢量有限元法并结合各向异性完美匹配边界条件,对该光纤的... 详细信息

设计了一种新型矩形点阵光子晶体光纤,该光纤纤芯缺失一根空气柱,包层沿光纤长度方向在普通矩形点阵光子晶体光纤中每两列之间隔一行插入一列空气孔而形成正方形网孔结构.采用全矢量有限元法并结合各向异性完美匹配边界条件,对该光纤的色散、双折射和约束损耗进行了数值模拟.结果发现,该光纤具有高双折射负色散效应和较强的模约束能力,约束损耗小于10-2dB·m-1,通过改变光纤结构参数(即空气孔间隔Λ和相对孔间隔d/Λ),可以调节该光纤高双折射负色散工作波长.若调整光纤结构参数Λ=2.0μm,d/Λ=0.4,该光纤在C波段(1.53—1.565μm)呈现负色散并具有负色散斜率,双折射高达10-2,非线性系数接近55km-1W-1.该光纤将在保偏光通信、色散补偿以及基于四波混频的波长转换器设计等方面具有重要的应用.

关键词：光纤光学与光通信全矢量有限元法高双折射负色散约束损耗

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逆向传输标定法校正自适应光学非共光路像差

光学学报 2023年第12期43卷 94-104页

作者：杨尚君梁静远吴加丽柯熙政西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室陕西西安710048

自适应光学系统可以抑制大气湍流所产生的波前畸变,波前探测支路和光纤耦合支路之间存在的非共光路像差会导致自适应光学系统闭环后其耦合功率未能有效提升。采用逆向传输标定法由耦合光纤端到波前传感器进行反向传输,将波前传感器采集... 详细信息

自适应光学系统可以抑制大气湍流所产生的波前畸变,波前探测支路和光纤耦合支路之间存在的非共光路像差会导致自适应光学系统闭环后其耦合功率未能有效提升。采用逆向传输标定法由耦合光纤端到波前传感器进行反向传输,将波前传感器采集相对应的波前信息折算到自适应光学系统并实现闭环控制。结果表明:采用逆向传输标定法,数值仿真的耦合效率由27.31%提升至68.14%;静态环境实验的耦合效率由9.04%提升至45.21%;湍流环境实验的耦合效率由19.72%提升至36.93%;复杂环境实验的耦合效率由3.87%提升至7.52%。该方案简单而切实可行,易于在工程上推广应用。

关键词：光纤光学与光通信无线光相干通信自适应光学光纤耦合非共光路像差

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基于高非线性微结构光纤的全光再生研究

光学学报 2007年第3期27卷 414-418页

作者：卫艳芬张霞徐永钊黄永清任晓敏北京邮电大学光通信与光波技术教育部重点实验室北京100876

提出了利用高非线性微结构光纤自相位调制效应进行全光再生的研究方案。分析了一组微结构光纤的色散和非线性特性。结果显示光纤的非线性系数与光纤结构有密切关系。通过减小有效模面积,可以提高光纤的非线性系数。采用一种高空气填充... 详细信息

提出了利用高非线性微结构光纤自相位调制效应进行全光再生的研究方案。分析了一组微结构光纤的色散和非线性特性。结果显示光纤的非线性系数与光纤结构有密切关系。通过减小有效模面积,可以提高光纤的非线性系数。采用一种高空气填充比的高非线性微结构光纤作为非线性介质,进行了基于自相位调制效应的全光再生研究。结果表明,由于微结构光纤的高非线性,采用较短的光纤长度就可以实现较好的再生效果。同时,输入微结构光纤的峰值功率、滤波器的参量选择对光再生的效果有重要的影响,它们必需满足一定要求,才能实现光再生。此外,对再生器的传输特性进行了研究。通过调整输入峰值功率和滤波器的参量,可以对不同宽度的光脉冲信号进行全光再生。

关键词：光纤光学与光通信微结构光纤全光再生自相位调制

基于远场同轴全息的激光M^(2)因子测量技术

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光学学报 2023年第14期43卷 49-56页

作者：李俊博刘斯靓韩志刚李方欣杨振营芮九多王琦朱日宏南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094 南京理工大学先进固体激光工信部重点实验室江苏南京210094

激光光束质量M^(2)因子的动态测量对激光器的设计、制造与应用均具有重要意义。本文提出了一种基于远场同轴全息的光纤激光器光束质量M^(2)因子动态测量方法。通过偏振移相同轴全息技术直接获取待测激光的远场复振幅信息,利用角谱传输... 详细信息

激光光束质量M^(2)因子的动态测量对激光器的设计、制造与应用均具有重要意义。本文提出了一种基于远场同轴全息的光纤激光器光束质量M^(2)因子动态测量方法。通过偏振移相同轴全息技术直接获取待测激光的远场复振幅信息,利用角谱传输及透镜变换理论求解激光在自由空间中的光场强度分布,从而实现M^(2)因子的动态测量。实验搭建了远场同轴全息装置,测量了不同纤芯直径光纤在632.8 nm波长下的激光光束质量,其结果与BEAM SQUARED商用光束质量仪的测量结果一致。本文所提方法仅需0.02 s即可实现光纤激光的M^(2)因子测量,比商用光束质量仪的测量速度提高了两个数量级以上。此外,本装置结构紧凑,能够避免透镜引入的装调及加工误差。

关键词：光纤光学与光通信光束质量M^(2)因子同轴移相干涉角谱传输透镜变换

基于时空冲突图的卫星光网络波长资源特性研究

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激光与光电子学进展 2023年第9期60卷 164-172页

作者：李信李勇军赵尚弘王翔马志强侯睿空军工程大学信息与导航学院通信系统教研室陕西西安710077 装备发展部某中心北京100034

针对动态卫星光网络中的波长资源紧缺问题,研究了其波长数与网络物理连通度的关系,提出了一种基于时空冲突图的波长资源特性分析方法。利用随机生成网络拓扑连接的方式,将卫星光网络的动态拓扑离散为空间和时间冲突图,分别表示网络的物... 详细信息

针对动态卫星光网络中的波长资源紧缺问题,研究了其波长数与网络物理连通度的关系,提出了一种基于时空冲突图的波长资源特性分析方法。利用随机生成网络拓扑连接的方式,将卫星光网络的动态拓扑离散为空间和时间冲突图,分别表示网络的物理连通度和有效窗口。基于时空冲突图理论,建立空间冲突避免的路径选择概率和时间存储的有效窗口业务概率,两者相乘得到时空冲突概率,进而计算网络所需波长数。研究结果表明,波长需求与网络物理连通度、链路最大跳数和转发器数目有着密切关系,在业务重叠因子较大的情况下应该给卫星光网络分配更多的波长资源。

关键词：光纤光学与光通信卫星光网络波长资源时空冲突图物理连通度网络连通度

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可见光通信的定位与定向系统设计及性能分析

激光与光电子学进展 2023年第15期60卷 128-136页

作者：陈瑾徐世武魏芬张龙腾福建师范大学协和学院福建福州350117 福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室福建福州350007 福建师范大学数学与统计学院福建福州350117

针对可见光通信的3D定位与定向问题,提出了一种自适应参数与自适应变异粒子群优化的3D定位与定向方法。首先,分析了一种在复杂环境下的基于测距模型的混合3D可见光定位模型,并将定位问题转化为联合概率密度函数的优化问题。其次,通过计... 详细信息

针对可见光通信的3D定位与定向问题,提出了一种自适应参数与自适应变异粒子群优化的3D定位与定向方法。首先,分析了一种在复杂环境下的基于测距模型的混合3D可见光定位模型,并将定位问题转化为联合概率密度函数的优化问题。其次,通过计算粒子解与种群最优解之间的模糊贴近度,设计了一种自适应参数与自适应变异粒子群优化方法。最后,通过数学方法精确解析了所提3D可见光定位模型的定位与定向误差的理论下边界,即克拉-美罗(Cramer-Rao)下界。结果表明,所提算法的时间复杂度较低,且定位与定向误差都非常接近Cramer-Rao下界,其平均定位与平均定向收敛误差分别为5.99 cm与6.65°,显著优于另外四种基于迭代的可见光定位算法。

关键词：光纤光学与光通信可见光通信接收信号强度定位定向 Cramer-Rao下界粒子群优化

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微波光子雷达去斜接收机的性能分析

激光与光电子学进展 2023年第9期60卷 228-236页

作者：叶星炜邵光灏翟计全张国强南京电子技术研究所江苏南京210039 中国电子科技集团公司智能感知技术重点实验室江苏南京210039

微波光子去斜接收机可通过光域操作实现数吉赫兹宽带线性调频信号的处理,是实现高分辨率雷达的重要途径。本文提出了微波光子去斜接收机的通用理论模型。利用此模型分析了去斜处理过程中的电域信号增益,以及接收机的噪声特性和动态范围... 详细信息

微波光子去斜接收机可通过光域操作实现数吉赫兹宽带线性调频信号的处理,是实现高分辨率雷达的重要途径。本文提出了微波光子去斜接收机的通用理论模型。利用此模型分析了去斜处理过程中的电域信号增益,以及接收机的噪声特性和动态范围等指标。结果表明,单路输出型微波光子去斜接收机的噪声增益为信号增益的两倍。此外还通过数值仿真研究了典型结构下微波光子去斜接收机性能随系统关键参数的变化关系。若去斜接收机的前置电放大器增益为20 dB,则当电光调制器半波电压从6 V降低至1.5 V时,接收链路的灵敏度可优化约10.8 dB,对应的动态范围损失在2 dB以下;而当半波电压低于3 V时,前置电放大器的增益应低于30 dB以避免较大的动态范围损失。

关键词：光纤光学与光通信微波光子雷达去斜线性调频信号

基于光通信快速反射镜的改进型自抗扰控制算法

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激光与光电子学进展 2023年第7期60卷 106-113页

作者：李俊华董岩林本震刘洋长春理工大学电子信息工程学院吉林长春130012 长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室吉林长春130022

为了解决机载激光通信平台在工作环境中,因自身运动姿态的变换、工作环境的不稳定、外界大气湍流等外界因素对跟踪系统的干扰问题,提出一种比例积分微分(PID)与自抗扰控制(ADRC)结合的算法,在线性的自抗扰环节加入PID控制算法,对系统进... 详细信息

为了解决机载激光通信平台在工作环境中,因自身运动姿态的变换、工作环境的不稳定、外界大气湍流等外界因素对跟踪系统的干扰问题,提出一种比例积分微分(PID)与自抗扰控制(ADRC)结合的算法,在线性的自抗扰环节加入PID控制算法,对系统进行仿真和实验测试。结果表明,改进型ADRC在跟踪精度、抗扰动能力和鲁棒性方面都优于传统ADRC,改进型ADRC在跟踪精度上约为6.8μrad,传统ADRC的跟踪精度约为8μrad,可以看出,改进型ADRC的跟踪精度较传统ADRC提高了15%左右。将改进型ADRC系统的控制算法代入实际的快反镜系统中也有良好的跟踪效果。

关键词：光纤光学与光通信快速反射镜线性自抗扰控制比例积分微分控制抗扰动机载激光通信