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基于双频泵浦正常色散碳化硅微环谐振腔的光频率梳设计

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物理学报 2024年第3期73卷 116-125页

作者：高荣杨亚楠湛晨翌张宗祯邓宜王子潇梁坤冯素春北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

提出一种利用锁相双频激光泵浦正常色散碳化硅微环谐振腔产生光频率梳的方案.对绝缘体上碳化硅微环谐振腔光波导进行色散调控,实现1550 nm波段平坦正常色散优化设计.利用Lugiato-Lefever方程对锁相双频激光泵浦正常色散碳化硅微环谐振... 详细信息

提出一种利用锁相双频激光泵浦正常色散碳化硅微环谐振腔产生光频率梳的方案.对绝缘体上碳化硅微环谐振腔光波导进行色散调控,实现1550 nm波段平坦正常色散优化设计.利用Lugiato-Lefever方程对锁相双频激光泵浦正常色散碳化硅微环谐振腔的光频率梳产生进行仿真,研究了泵浦失谐量改变时光频率梳产生的时域和频域演化过程.同时探究了泵浦功率、微腔波导损耗、微腔色散、双频激光功率占比、双频激光频率间隔等各项参数对光频率梳产生的影响,仿真产生的光频率梳带宽可覆盖1500—1600 nm.仿真结果有助于推动基于正常色散碳化硅微环谐振腔的1550 nm波段高重复频率宽带光频率梳的研究和应用.

关键词：非线性光学光频率梳正常色散微腔

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基于神经网络和多目标优化算法的掺铋光纤放大器设计

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光学学报 2024年第2期44卷 112-119页

作者：侯文强裴丽王建帅郑晶晶徐文轩田梓辰王丁辰王丽红李晶宁提纲北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

掺铋光纤放大器有助于将光纤通信系统拓展至新的传输波段。然而,其增益和噪声性能存在相互制约的关系,提升增益往往会导致噪声性能的恶化,反之亦然。因此,提出一种结合反向传播神经网络(BPNN)和带精英保留策略的快速非支配排序遗传算法(... 详细信息

掺铋光纤放大器有助于将光纤通信系统拓展至新的传输波段。然而,其增益和噪声性能存在相互制约的关系,提升增益往往会导致噪声性能的恶化,反之亦然。因此,提出一种结合反向传播神经网络(BPNN)和带精英保留策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的多目标优化方法,通过对两级掺铋光纤放大器结构进行设计,实现了增益和噪声性能的同时优化。使用经过训练的BPNN对增益和噪声系数预测的均方根误差分别为0.191和0.084,具有较高预测精度。以高增益和低噪声系数为目标,使用NSGA-Ⅱ算法进行优化,得到包含500个解的Pareto最优解集。优化后,放大器所能实现的平均增益范围为15~37 d B,相应的平均噪声系数范围为4.95~5.31 d B。利用BPNN代替求解耦合微分方程来评价个体适应度,使得优化时间较传统方法由106s左右降低为80 s左右,大幅提升了优化效率。所提方法也为其他掺杂光纤放大器的高效率、多目标结构优化设计提供了一种新的思路。

关键词：光纤通信掺铋光纤放大器反向传播神经网络多目标优化带精英保留策略的快速非支配排序遗传算法

基于DP-MZM调制交/直流功率检测的瞬时频率测量

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光学学报 2024年

作者：田成李晶赵韦晨裴丽宁提纲北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室

提出并研究了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器（DP-MZM）调制单支路交/直流功率检测的瞬时频率测量（IFM）方案。通过引入可调的射频时延将射频频率信息映射到光场相位，再经光电转换传递至交/直流功率比函数，即幅度比较函数（ACF）... 详细信息

提出并研究了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器（DP-MZM）调制单支路交/直流功率检测的瞬时频率测量（IFM）方案。通过引入可调的射频时延将射频频率信息映射到光场相位，再经光电转换传递至交/直流功率比函数，即幅度比较函数（ACF），再利用ACF映射关系可实现射频信号的瞬时频率测量。论文首先对方案进行了理论分析与计算，结果表明，ACF曲线关系仅与射频时延差有关，通过调节延迟线引入的时延差可实现测频范围大范围可调。对系统进行了仿真验证，结果表明测频范围为0～16.7GHz的IFM系统方案，误差范围为±200MHz。最后，对影响测频精度的调制系数、调制器偏置电压漂移、调制器消光比进行了讨论，得到了各自容差范围。

关键词：微波光子瞬时频率测量光信号处理射频光子学

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太赫兹偏振保持亚波长波导链路功率预算分析

光电子．激光 2024年第5期35卷 449-458页

作者：刘亚静李海粟李晶任国斌北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

为了探究太赫兹偏振保持波导在太赫兹通信系统链路中对传输信号的影响,本工作提出波导链路功率预算模型,研究了偏振保持亚波长介质波导的性能参数(长度、损耗、色散和双折射)对太赫兹幅移键控(amplitude shift keying,ASK)调制系统通信... 详细信息

为了探究太赫兹偏振保持波导在太赫兹通信系统链路中对传输信号的影响,本工作提出波导链路功率预算模型,研究了偏振保持亚波长介质波导的性能参数(长度、损耗、色散和双折射)对太赫兹幅移键控(amplitude shift keying,ASK)调制系统通信性能的影响,计算了不同发射功率、波导长度、调制信号特征时间宽度、调制信号周期时,两个正交偏振态信号的接收功率、信号与干扰加噪声比(signal-to-interference-plus-noise ratio,SINR)和相干、非相干解调误码率(bit error rate,BER)。研究结果显示,通过合理设计波导结构,该系统可实现高速(3.33 Gbit/s)、低BRE(低于前向纠错极限10-3)通信。本工作揭示了太赫兹亚波长波导长度、损耗、群速度色散(group velocity disper-sion,GVD)和双折射对通信性能的影响机制,对研发基于太赫兹波导链路的宽带通信系统具有积极意义。

关键词：波导偏振保持太赫兹通信功率预算

基于双频泵浦正常色散富硅氮化硅微环谐振腔的光频率梳设计

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光学学报 2024年第3期44卷 198-208页

作者：杨亚楠高荣湛晨翌李丁邓宜王子潇梁坤冯素春北京交通大学电子信息工程学院光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

提出一种利用锁相双频激光作为泵浦源输入正常色散富硅氮化硅微环谐振腔产生光频率梳的方案。对富硅氮化硅微环谐振腔进行色散调控,实现1550 nm波段平坦正常色散优化设计。利用LLE(Lugiato Lefever equation)方程进行光频率梳产生仿真,... 详细信息

提出一种利用锁相双频激光作为泵浦源输入正常色散富硅氮化硅微环谐振腔产生光频率梳的方案。对富硅氮化硅微环谐振腔进行色散调控,实现1550 nm波段平坦正常色散优化设计。利用LLE(Lugiato Lefever equation)方程进行光频率梳产生仿真,分析改变泵浦失谐时光频率梳产生的时域和频域演化过程。同时,探究各项参数对光频率梳产生的影响,包括泵浦功率、双频激光功率占比、微腔波导损耗、微腔色散、双频激光频率间隔。仿真实现的光频率梳带宽可覆盖1520 nm到1580 nm。

关键词：非线性光学光频率梳富硅氮化硅色散调控微腔

数字化转型时代工控系统的安全防护研究——访北京天地和兴科技有限公司副总裁翟胜军

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信息安全与通信保密 2024年第7期 38-42页

作者：王超翟胜军不详北方交通大学

在数字时代,物联网、人工智能等新一代信息技术蓬勃发展,不仅在多个行业得到广泛应用,更在工业控制领域不断深化和扩展其影响,推动工控系统朝着更智能、更高效的方向迈进。但与此同时,随着这些先进技术与工控系统的紧密融合,工控系统的... 详细信息

在数字时代,物联网、人工智能等新一代信息技术蓬勃发展,不仅在多个行业得到广泛应用,更在工业控制领域不断深化和扩展其影响,推动工控系统朝着更智能、更高效的方向迈进。但与此同时,随着这些先进技术与工控系统的紧密融合,工控系统的安全风险也在悄然上升。近年来,工业企业敏感数据泄露、被勒索病毒攻击等安全事件屡屡发生,给企业带来了巨大的经济损失和声誉损害。此外,随着工业企业数字化转型的加速推进,不仅加剧了工业系统面临的安全风险,而且数字化转型过程中引入的AI、量子计算、5G通信等新技术,也催生了新的攻击手段,为企业的数字化转型带来了新的难题和挑战。

关键词：工控系统勒索病毒人工智能数字化转型攻击手段物联网安全事件量子计算

基于注入锁定激光器的低噪声微波光子变频技术

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光电子．激光 2024年第1期35卷 7-14页

作者：柳杨湄谭中伟北京交通大学、电子信息工程学院、光波技术研究所、全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

提出并仿真论证了一种利用马赫-曾德尔调制器(Mach–Zehnder modulator,MZM)以及注入锁定激光器的微波光子变频方法。上支路激光经射频(radio frequency,RF)信号调制实现载波抑制调制后经过滤波器滤出光边带,下支路激光经本振(local osc... 详细信息

提出并仿真论证了一种利用马赫-曾德尔调制器(Mach–Zehnder modulator,MZM)以及注入锁定激光器的微波光子变频方法。上支路激光经射频(radio frequency,RF)信号调制实现载波抑制调制后经过滤波器滤出光边带,下支路激光经本振(local oscillator,LO)信号调制实现单边带调制后通过注入锁定激光器实现光的滤波放大,两束光耦合后进入光电探测器(photodetector,PD)拍频实现上下变频。该结构充分利用了注入锁定激光器能够被输入激光锁定的特性,可以获得完美的本振光,因此,能够通过差频产生更好的微波信号。仿真结果表明,该系统无杂散动态范围(spurious free dynamic range,SFDR)大于90dB·Hz^(2/3),噪声系数(noise figure,NF)小于30dB。

关键词：变频马赫-曾德尔调制器(MZM) 微波光子注入锁定激光器

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径流/混流涡轮性能及流动损失机理对比

内燃机学报 2024年第3期42卷 271-278页

作者：倪庆明薛颖娴杨名洋丁占铭吴新涛邓康耀上海交通大学新能源动力研究所上海200240 北方发动机研究所柴油机高增压国家重点实验室天津300400

针对径流涡轮高效运行域相对狭窄,无法适应发动机变海拔运行时对涡轮宽域高效运行范围的需求问题,结合试验和仿真方法对比分析了相同流通能力的径流涡轮与混流涡轮的性能特征与流动损失机理,结果表明:混流涡轮效率较径流叶轮全工况下平... 详细信息

针对径流涡轮高效运行域相对狭窄,无法适应发动机变海拔运行时对涡轮宽域高效运行范围的需求问题,结合试验和仿真方法对比分析了相同流通能力的径流涡轮与混流涡轮的性能特征与流动损失机理,结果表明:混流涡轮效率较径流叶轮全工况下平均提高4.5%,且混流涡轮性能随着负荷变化的趋势更为平缓,全工况下效率变化范围较径流叶轮下降30%~50%.损失分布研究表明,混流涡轮在叶尖附近区域损失较径流叶轮下降约60%.流动机理分析表明,不同负荷下混流叶轮的气流角分布更为均匀,尤其是低负荷时叶尖附近的气流角较径流叶轮明显降低,叶尖泄漏涡的尺寸和造成的损失大幅下降,因而混流涡轮的低负荷涡轮性能明显改善,变工况适应性有效提高.

关键词：径流涡轮混流涡轮损失分析性能流动机理

基于非本征光纤光栅法布里-珀罗滤波器与光电振荡器的高灵敏磁场传感

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光学学报 2024年第13期44卷 63-69页

作者：刘仟高浦峰蔡诗怡尹彬武蓓蕾朱明健陈德胜王目光北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044 中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 北京理工大学信息与电子学院北京100081

提出并实现一种基于非本征光纤布拉格光栅法布里-珀罗(EFBG-FP)滤波器与光电振荡器(OEO)相结合的高灵敏磁场传感系统。EFBG-FP滤波器由两个端面研磨良好并插入陶瓷插芯进行轴向对准的光纤布拉格光栅(FBG)构成,然后将其与具有凹槽结构的... 详细信息

提出并实现一种基于非本征光纤布拉格光栅法布里-珀罗(EFBG-FP)滤波器与光电振荡器(OEO)相结合的高灵敏磁场传感系统。EFBG-FP滤波器由两个端面研磨良好并插入陶瓷插芯进行轴向对准的光纤布拉格光栅(FBG)构成,然后将其与具有凹槽结构的磁致伸缩合金(MA)结合形成磁场传感单元。该EFBG-FP滤波器具有窄带滤波特性,将其放置在OEO环腔中,OEO振荡频率将由光源载频和EFBG-FP滤波器陷波中心频率的差值决定。当外界磁场变化时,EFBG-FP滤波器空气腔的长度会随MA长度的变化而变化,进而使EFBG-FP滤波器陷波波长发生漂移,最终引起OEO振荡频率发生改变。因此,可以通过监测振荡频率的变化实现对外界磁场的测量。实验结果表明,在20.2~21.8 mT磁场范围内,该系统磁场灵敏度为4.258 GHz/mT。所提出的传感系统具有高灵敏度、高分辨率、低成本和易于制作等优点,在医疗检测、地球物理、资源勘探和航空航天等领域中具有潜在的应用价值。

关键词：光纤光学光纤传感器微波光子学光纤布拉格光栅法布里-珀罗腔光电振荡器磁场测量