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板级光电互联技术发展现状与趋势

激光与光电子学进展 2024年第7期61卷 86-98页

作者：杜耀辉侯霞中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部上海201800

光电互联技术在光电通信、光电导航等军事领域,高性能处理器以及民用通信等领域有着独特的优势。对于目前高性能计算和高速率通信系统中,无论是板到板还是板内各模块之间的链路,对更高带宽的需求持续增加,光电互联可代替传统电互联解决... 详细信息

光电互联技术在光电通信、光电导航等军事领域,高性能处理器以及民用通信等领域有着独特的优势。对于目前高性能计算和高速率通信系统中,无论是板到板还是板内各模块之间的链路,对更高带宽的需求持续增加,光电互联可代替传统电互联解决这一问题,同时降低系统成本与功耗,使系统微型化、高性能化。光电互联技术按光传输介质可分为自由空间光互联技术、聚合物光波导光电互联技术、光纤光电互联技术三类。简要介绍了光电互联技术的定义与三类光电互联技术,阐述了国内外聚合物光波导光电互联技术与光纤光电互联技术的发展动态,讨论对比了三类光电互联技术优缺点,指出了该领域的关键技术与发展趋势,为我国在该领域未来的研究方向提供参考。

关键词：光电子光电互联聚合物光波导光电互联光纤光电互联光电印刷电路板

FY-3B卫星中分辨率光谱成像仪可见光星上定标系统辐射性能稳定性分析

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光学学报 2024年第12期44卷 342-351页

作者：支丹丹赵其昌汪自军马晶晶张立国朱思峰周爱明上海卫星工程研究所上海201109

风云三号B星(FY-3B)中分辨率光谱成像仪(MERSI)可见光星上定标(VOC)系统辐射性能随时间衰减变化,使其难以用于MERSI的在轨绝对辐射定标。本文提出一种确定VOC辐射性能衰减变化的新方法,该方法在探究太阳光定标时机与太阳天顶角和方位角... 详细信息

风云三号B星(FY-3B)中分辨率光谱成像仪(MERSI)可见光星上定标(VOC)系统辐射性能随时间衰减变化,使其难以用于MERSI的在轨绝对辐射定标。本文提出一种确定VOC辐射性能衰减变化的新方法,该方法在探究太阳光定标时机与太阳天顶角和方位角依赖关系的基础上,分析MERSI相对辐射响应衰减变化的趋势;利用高质量的MODIS数据构建大气层顶双向反射分布函数模型,对MERSI约10年的在轨有效数据进行交叉定标处理,获取MERSI绝对辐射响应衰减变化趋势;将二者归一化后的差值作为VOC系统辐射性能的衰减变化值。结果表明:VOC系统辐射性能在发射初期衰减率较大,后期衰减趋势趋于平稳,且衰减率与波长相关;在发射初期,短波波长(<500 nm)处的最大年衰减率达到了49.51%,长波波长(800~1000 nm)处的衰减率相对较小,最大年衰减率均小于26%;在发射后期,除412 nm外(衰减率为1.91%),其余波长处年衰减率均小于0.64%。自仪器发射以来,基于本方法获得的VOC衰减数据与VOC监视数据之间的百分误差均小于15%。本文提出的VOC系统稳定性分析方法可为实现MERSI星上绝对辐射定标提供重要的参考。

关键词：辐射定标星上定标系统中分辨率光谱成像仪反射太阳通道

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石英挠性加速度计力矩器仿真建模与优化设计

中国惯性技术学报 2024年第5期32卷 492-498,510页

作者：许哲徐啸韩志强陈崇陈泓玮上海机电工程研究所上海201109

石英挠性加速度计中磁场性能直接影响加速度计输出精度,而力矩器是影响加速度计内部磁场的关键。因此,以石英挠性加速度计中力矩器为研究对象,采用等效磁路方法建立含补偿环元件的力矩器工作气隙磁场数学模型,以此为基础分析工作气隙磁... 详细信息

石英挠性加速度计中磁场性能直接影响加速度计输出精度,而力矩器是影响加速度计内部磁场的关键。因此,以石英挠性加速度计中力矩器为研究对象,采用等效磁路方法建立含补偿环元件的力矩器工作气隙磁场数学模型,以此为基础分析工作气隙磁场均匀性和磁场强度等性能,并采用多参数优化方法对力矩器系统进行整体优化。仿真结果表明,优化模型有效提升力矩器工作气隙磁场均匀性,磁场轴向极差ΔB_(R)由386.3396 mT缩小至108.2755 mT,端点极差ΔB_(D)由217.8894 mT缩小至2.1934 mT,线圈位置气隙轴向磁场几乎保持对称,从而降低加速度计输出非线性,验证了优化方案的可行性。

关键词：石英挠性加速度计力矩器等效磁路磁场均匀性多参数优化

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百纳秒脉宽单频大能量1064 nm激光器

中国激光 2024年第6期51卷 39-47页

作者：于真真钟朝阳王明建宋越刘继桥侯霞陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

报道了基于光纤-固体混合放大的百纳秒脉冲宽度单频大能量1064 nm激光光源的研究工作。采用1064 nm分布反馈(DFB)半导体激光器作为单频连续种子光光源,采用声光调制器将种子光整形为脉冲宽度约为149.0 ns的洛伦兹波形脉冲光,重复频率为6... 详细信息

报道了基于光纤-固体混合放大的百纳秒脉冲宽度单频大能量1064 nm激光光源的研究工作。采用1064 nm分布反馈(DFB)半导体激光器作为单频连续种子光光源,采用声光调制器将种子光整形为脉冲宽度约为149.0 ns的洛伦兹波形脉冲光,重复频率为60 Hz,经过级联的全保偏光纤放大器放大后,获得单脉冲能量约为2.1μJ、脉冲宽度约为216.7 ns的脉冲光输出。固体放大部分采用激光二极管(LD)端面抽运的Nd∶YVO4晶体作为高增益的前放大器进行双程放大,采用LD单侧面抽运的Nd∶YAG板条晶体作为预放大器进行双程放大,采用两级LD双侧面抽运的Nd∶YAG板条晶体作为功率放大器,最终获得了单脉冲能量为151.4 mJ、脉冲宽度约为267.8 ns的激光输出。采用光学外差法对输出脉冲激光的线宽进行了测试,线宽约为14.2 MHz。研究结果为星载相干测风激光雷达采用1.06μm的激光光源提供了新的技术路线。

关键词：激光器百纳秒脉宽单频大能量相干测风

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广域空间感知敏感器光学系统设计

光子学报 2024年第3期53卷 219-231页

作者：杜伟峰王燕清郑循江孙少勇毛晓楠曲耀斌吴泽鹏上海航天控制技术研究所上海201109 上海卫星工程研究所上海201109

根据空间感知任务的特殊应用需求,开展了光电系统技术指标论证,完成了光学系统设计和性能测试。光学系统全视场设计值为60°,F数为3.0,主光线在像面的入射角为8°。光学系统采用低灵敏公差优化设计方案,并在公差分析时提出以离焦方式补... 详细信息

根据空间感知任务的特殊应用需求,开展了光电系统技术指标论证,完成了光学系统设计和性能测试。光学系统全视场设计值为60°,F数为3.0,主光线在像面的入射角为8°。光学系统采用低灵敏公差优化设计方案,并在公差分析时提出以离焦方式补偿点目标与面目标的MTF,使之在50 lp/mm处不小于0.4。采用传函仪对装配后的镜头进行指标检测:13.5μm弥散斑直径内星点能量集中度达到90%以上;点目标MTF在50 lp/mm处不小于0.55,15 m处的面目标在同样的分辨率处MTF不小于0.48;视场边缘相对中心的照度达到72%;全视场的畸变小于-0.58%;倍率色差绝对值为1.53μm。外场观星测试表明,光机系统测试灵敏度为6.4 Mv,单独头部测角精度均值为0.7″,3σ置信区间为2″~3″。

关键词：电子轰击有源像素传感器光学设计低灵敏度公差优化镜头检测

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我国生活垃圾焚烧行业碳排放强度分析

洁净煤技术 2024年第S2期 365-371页

作者：张浩胡斯怡李晓东浙江大学热能工程研究所

垃圾焚烧发电已成为我国的主流垃圾处理方式，碳中和背景下虽然其行业碳排放愈发引起重视，但仍缺少系统性研究。运用中国核证自愿减排量（CCER）方法学，结合案例分析探究了焚烧厂主要碳排放来源，并对全国2016年运行的全部垃圾焚烧厂... 详细信息

垃圾焚烧发电已成为我国的主流垃圾处理方式，碳中和背景下虽然其行业碳排放愈发引起重视，但仍缺少系统性研究。运用中国核证自愿减排量（CCER）方法学，结合案例分析探究了焚烧厂主要碳排放来源，并对全国2016年运行的全部垃圾焚烧厂进行了核算统计，首次认识了全国垃圾焚烧行业的碳排放水平及强度，分析了不同区域、不同规模焚烧厂的碳排放强度情况。结果表明：垃圾自身焚烧产生的CO2为焚烧厂中最主要的碳排放来源，不同焚烧厂的比例差别较大（34.8%～92.0%）;2016年全国生活垃圾焚烧发电行业的年碳排放量为1 835万t,全国吨焚烧垃圾的平均碳排放强度为0.214 t,受垃圾特性及焚烧工艺等的影响，不同省级行政区间差异显著，在0.122～0.273 t波动；单位兆瓦时上网电量的碳排放强度为0.715 t,与燃煤发电厂相比更低。

关键词：生活垃圾焚烧碳排放强度区域分布

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宽带激光辐照平面薄膜靶的近前向散射

物理学报 2024年第12期73卷 260-266页

作者：龙欣宇王佩佩安红海熊俊谢志勇方智恒孙今人王琛中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所上海201800

激光等离子体相互作用(LPI)过程一直以来是惯性约束聚变(ICF)点火中重要的研究内容,宽带激光在理论上一直以来被认为具有抑制LPI的潜力.宽带二倍频激光装置——“昆吾”,为实验研究宽带激光LPI效果提供了可靠的实验研究平台.针对大尺度... 详细信息

激光等离子体相互作用(LPI)过程一直以来是惯性约束聚变(ICF)点火中重要的研究内容,宽带激光在理论上一直以来被认为具有抑制LPI的潜力.宽带二倍频激光装置——“昆吾”,为实验研究宽带激光LPI效果提供了可靠的实验研究平台.针对大尺度低密度等离子体的LPI过程中强烈的受激布里渊散射和受激拉曼散射信号,开展了相同条件下宽带和窄带激光驱动C_(8)H_(8)平面薄膜靶的透过激光、前向散射和大角度近前向散射的实验研究.主要针对宽带和窄带激光前向透过信号的组分和近前向散射的光谱及份额信息进行对比研究,发现宽带和窄带激光驱动的LPI过程具有显著差异.同时,初步结果显示宽带激光相比于窄带激光体现出更强的穿透能力,烧蚀靶并穿过等离子体的时间提前了近1 ns,透过能量提升了近10倍,穿透等离子体后有更小的空间发散角.这些结果对于更好地理解宽带激光对于LPI的作用效果具有很好的参考价值.

关键词：激光等离子体相互作用宽带激光受激布里渊散射受激拉曼散射

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准二维各向同性激光冷却的光场仿真

光学学报 2024年第3期44卷 155-165页

作者：张孝王鑫王文丽孙远刘亮中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

在各向同性激光冷却原子实验中,光场分布是影响冷原子分布的重要因素,可以利用真空腔的结构和激光的注入方式的不同来调控腔内的冷原子分布。本文提出了一种扁平形漫反射腔体结构,并对冷却光的不同注入方式和不同尺寸的腔体结构形成的... 详细信息

在各向同性激光冷却原子实验中,光场分布是影响冷原子分布的重要因素,可以利用真空腔的结构和激光的注入方式的不同来调控腔内的冷原子分布。本文提出了一种扁平形漫反射腔体结构,并对冷却光的不同注入方式和不同尺寸的腔体结构形成的光场分布进行了仿真。仿真结果表明,与自由空间光入射相比,激光由光纤入射能够获得更均匀的准二维分布的光场,因此可以通过调节光纤的入射角度及光纤参数,实现对光场均匀度的优化。此外,随着腔体边长的等比放大,腔内光功率密度呈负指数幂衰减。扁平形漫反射腔形状接近二维,在准二维分布的光场和特殊的扁平形腔体结构的作用下,能够获得呈准二维分布的冷原子,在量子传感及量子精密测量领域具有重要的应用前景。

关键词：光场仿真漫反射准二维光场各向同性激光冷却

基于改进型粒子群优化算法的畸变光斑校正仿真研究

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中国激光 2024年第13期51卷 153-163页

作者：刘珍竹孝鹏毕德仓刘继桥陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

相干探测激光雷达作为一项重要的光学探测技术,在实际应用中面临着大气湍流的影响:大气湍流会导致光斑发生畸变,从而降低探测性能。为解决这一问题,笔者提出了基于改进型粒子群优化算法的畸变光斑校正方法。该方法通过引入Metropolis准... 详细信息

相干探测激光雷达作为一项重要的光学探测技术,在实际应用中面临着大气湍流的影响:大气湍流会导致光斑发生畸变,从而降低探测性能。为解决这一问题,笔者提出了基于改进型粒子群优化算法的畸变光斑校正方法。该方法通过引入Metropolis准则以一定的概率接受劣质解,达到了更高的收敛极限。另外,改进型粒子群优化算法对惯性参数的取值不敏感。对于不同的惯性参数,随着迭代次数增加,所提算法最终都能够达到相同的收敛极限,这说明改进型粒子群优化算法的鲁棒性较好。在中强湍流和强湍流下,对比分析了随机并行梯度下降(SPGD)算法、粒子群优化(PSO)算法和改进型PSO算法的校正结果。仿真结果表明:在收敛速度方面,SPGD算法用时最长,其次是PSO算法,改进型PSO算法用时最短。在收敛极限方面,对于中强湍流,三种算法都能够使斯特列尔比提高到0.8以上,可以认为畸变校正达到了理想效果;对于强湍流,SPGD、PSO和改进型PSO算法使斯特列尔比分别提高了1.2、2.6、3.2倍(与校正前相比)。综合来看,相比SPGD和PSO算法,改进型PSO算法更有利于提高相干探测激光雷达的性能,尤其是在强湍流条件下。

关键词：相干光学相干探测激光雷达自适应光学畸变光斑校正改进型粒子群优化算法