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高性能磁选态光检测铯原子钟的研究

仪器仪表学报 2024年第2期45卷 112-119页

作者：李源昊陈思飞刘晨范利锋王延辉北京大学电子学院北京100871 北京大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室北京100871

介绍了一种新型的可搬运铯原子钟,采用非均匀磁场进行选态,采用与4-5循环跃迁线共振的激光进行检测。介绍了此方案的物理系统、光学系统和电路系统。进一步展示了基于此方案原子钟的整机与指标,最佳整机体积4U,稳定度达到4×10^(-13)@10... 详细信息

介绍了一种新型的可搬运铯原子钟,采用非均匀磁场进行选态,采用与4-5循环跃迁线共振的激光进行检测。介绍了此方案的物理系统、光学系统和电路系统。进一步展示了基于此方案原子钟的整机与指标,最佳整机体积4U,稳定度达到4×10^(-13)@100 s,4.5×10^(-14)@10000 s,2.2×10^(-14)@1 d,优于可搬运铯钟典型产品5071A优质型。将此方案与磁选态磁检测铯原子钟和光抽运铯原子钟进行了对比,并给出了此方案的优点与待解决的问题。最后介绍了两种针对磁选态光检测铯钟的可行性改善,一种为采用3-2循环跃迁线检测的反选型原子钟,一种为采用光抽运-磁选态的混合选态型原子钟,有望进一步提升稳定度指标至稳定度低于3×10^(-13)@100 s。

关键词：原子钟铯原子钟可搬运铯原子钟磁选态光检测

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硅基可编程多功能光子芯片研究进展和展望

激光与光电子学进展 2024年

作者：邱辞源马宁陈雨苏翼凯上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室

硅基可编程多功能光子芯片是信息光子领域的一种关键芯片，可以实现高速、多功能的片上光逻辑计算、光学信息处理等多种重要应用。这一类芯片利用硅基光电子器件构建光子链路，并通过在光电子器件上加载热学、电学信号，实现器件功能编... 详细信息

硅基可编程多功能光子芯片是信息光子领域的一种关键芯片，可以实现高速、多功能的片上光逻辑计算、光学信息处理等多种重要应用。这一类芯片利用硅基光电子器件构建光子链路，并通过在光电子器件上加载热学、电学信号，实现器件功能编程和信号加载，进而可以基于单个芯片实现多种功能。近年来，国内外研究团队在这一方面做出了重要进展，但仍面临速度、集成度、自动编程功能等方面的挑战。基于上述进展和挑战，本文将介绍硅基可编程多功能光子芯片的基本原理和性能指标，并系统地阐述该类光子芯片在信息领域的应用现状和发展前景。

关键词：硅基可编程多功能集成光子芯片

面向片上信息处理的集成拓扑光子器件研究进展（特邀）

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光学学报 2024年第15期 429-444页

作者：胡攀孙璐王洪炜张永苏翼凯上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室

集成拓扑光子器件以光为信息载体，为光的传播过程提供拓扑保护，在下一代面向片上信息处理的光子芯片中具有巨大的应用潜力。通过引入拓扑的概念，集成光子系统得以拥有全新的特性，包括单向传播的边界态以及对结构缺陷免疫等。随着对... 详细信息

集成拓扑光子器件以光为信息载体，为光的传播过程提供拓扑保护，在下一代面向片上信息处理的光子芯片中具有巨大的应用潜力。通过引入拓扑的概念，集成光子系统得以拥有全新的特性，包括单向传播的边界态以及对结构缺陷免疫等。随着对拓扑光子学理论的深入研究，提出和验证了许多基于拓扑光子学原理的器件，展示了拓扑光子学在构建高性能光信息处理芯片方面的广阔前景。本文详细介绍了集成拓扑光子器件的研究进展：首先，从不同的拓扑相或拓扑机制出发，介绍一维、二维拓扑光子集成器件及其在片上光信息处理中的应用；然后，进一步对非厄米、合成维度、非线性以及连续谱束缚态中的拓扑现象及集成光子器件展开讨论；最后，对集成拓扑光子器件面临的问题和发展趋势进行总结和展望。

关键词：集成光学拓扑光子学拓扑相拓扑边界态集成光子器件

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散射光场调控方法及应用(特邀)

光学学报 2024年第10期44卷 92-113页

作者：倪枫超刘海港陈险峰区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海交通大学物理与天文学院上海200240 上海量子科学研究中心上海201315

波前整形方法通过改变入射光的相位模式分布来补偿由散射引起的相位畸变,使散射光子可以被有效地利用,从而实现散射光场调控。通过散射光场调控可以将有害的散射介质变成可控的光学元件,实现光的定向传输、动态检测等功能,为其在各领域... 详细信息

波前整形方法通过改变入射光的相位模式分布来补偿由散射引起的相位畸变,使散射光子可以被有效地利用,从而实现散射光场调控。通过散射光场调控可以将有害的散射介质变成可控的光学元件,实现光的定向传输、动态检测等功能,为其在各领域中的应用提供了一种强大的工具。本文在介绍光场散射特性及其调控方法原理的基础上,介绍了散射光场空间、偏振、频率、能量和轨道角动量等自由度的调控方法,随后重点介绍了散射光场调控在成像、通信、非线性光学、量子光学、光学检测、集成光学和光计算等领域的最新研究进展。

关键词：物理光学散射光场调控波前整形传输矩阵

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薄膜铌酸锂切趾啁啾光栅研究

光子学报 2024年第8期53卷 80-90页

作者：隆嘉轩吴侃蔡明璐张栩嘉陈建平上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

本文研究了基于薄膜铌酸锂的啁啾光栅性能,采用仿真分析的方法,研究了不同设计参数下,三种光栅切趾方式对称线性切趾、非对称线性切趾和高斯切趾在反射带宽和群延迟色散上的差异。通过最优化设计,在高斯切趾的啁啾光栅下,实现了3 dB带宽... 详细信息

本文研究了基于薄膜铌酸锂的啁啾光栅性能,采用仿真分析的方法,研究了不同设计参数下,三种光栅切趾方式对称线性切趾、非对称线性切趾和高斯切趾在反射带宽和群延迟色散上的差异。通过最优化设计,在高斯切趾的啁啾光栅下,实现了3 dB带宽21.2 nm、群延迟色散值0.1385 ps/nm的啁啾光栅。本工作将为实现薄膜铌酸锂片上色散补偿和光信号处理奠定基础。

关键词：啁啾光栅切趾绝缘体上铌酸锂色散补偿群延迟

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薄膜铌酸锂多尖端端面耦合结构

光学学报 2024年第11期44卷 115-122页

作者：王嘉毅蔡明璐李天怡张栩嘉陈建平吴侃上海交通大学电子信息与电气工程学院上海先进通信与数据科学研究院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

为提升薄膜铌酸锂芯片端面耦合的效率和稳定性,结合铌酸锂材料的刻蚀特点和工艺条件,设计并研究双层多尖端逆锥形的耦合结构。通过仿真计算、参数扫描和对比分析,探究双尖端和三尖端逆锥形耦合结构的特性及其参数选取方案。多尖端设计... 详细信息

为提升薄膜铌酸锂芯片端面耦合的效率和稳定性,结合铌酸锂材料的刻蚀特点和工艺条件,设计并研究双层多尖端逆锥形的耦合结构。通过仿真计算、参数扫描和对比分析,探究双尖端和三尖端逆锥形耦合结构的特性及其参数选取方案。多尖端设计可扩大端面处的模场,从而降低对加工精度的要求。在侧壁倾角62°和最小宽度150 nm的工艺条件下,理想的双尖端和三尖端结构分别在1550 nm波长处实现0.47 dB和1.04 dB的单端耦合损耗,且具有较大的工作带宽和对准容差。最后,结合多尖端耦合结构的制造和测试结果,分析薄膜铌酸锂芯片上端面耦合结构的优化方案,为进一步实现低损耗耦合结构奠定基础。

关键词：集成光学端面耦合逆锥形结构薄膜铌酸锂光子集成

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面向微波光子矢量网络分析仪的软件门控方案

光通信技术 2024年

作者：王嘉辉陈萧恩陈建平吴龟灵上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室

为了提高微波光子矢量网络分析仪（MPVNA）进行脉冲测量时的动态范围，提出了一种软件门控方案。该方案通过临时闲置接收通道接收与脉冲激励产生控制信号同源的脉冲方波生成门控信号，进而对采集的待测器件脉冲响应进行门控，有效提高... 详细信息

为了提高微波光子矢量网络分析仪（MPVNA）进行脉冲测量时的动态范围，提出了一种软件门控方案。该方案通过临时闲置接收通道接收与脉冲激励产生控制信号同源的脉冲方波生成门控信号，进而对采集的待测器件脉冲响应进行门控，有效提高信噪比和测量动态范围。对10 GHz带通滤波器的脉冲散射参数（S参数）进行了测量，实验结果表明：在占空比1%的脉冲激励下，应用软件门控的测量动态范围相比未应用门控时的提高了约20 dB；门控处理后测得的S11和S22参数曲线也因为信噪比的提升更加光滑和稳定。

关键词：微波测量矢量网络分析脉冲测量光采样软件门控

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智能技术赋能飞秒激光:表征与控制(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第1期61卷 223-243页

作者：罗超义理林蒲国庆上海交通大学电子信息与电气工程学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

飞秒激光在学术领域和工业领域都具有极高的应用价值,对飞秒激光进行准确快速的表征与精确控制对其各种应用至关重要。飞秒脉冲的传统表征方法依赖非线性效应且光路结构复杂,而飞秒脉冲的控制则大多采用开环手动调试,无法实现稳定的最... 详细信息

飞秒激光在学术领域和工业领域都具有极高的应用价值,对飞秒激光进行准确快速的表征与精确控制对其各种应用至关重要。飞秒脉冲的传统表征方法依赖非线性效应且光路结构复杂,而飞秒脉冲的控制则大多采用开环手动调试,无法实现稳定的最优调控,极大地限制了飞秒激光的应用。近年来,智能技术的出现给飞秒激光研究提供了新范式,结合智能技术,低能量高重复频率飞秒脉冲序列的单帧全域测量与飞秒脉冲的按需智能调控有望成为现实。

关键词：锁模激光器飞秒脉冲智能表征飞秒脉冲智能调控

基于多波长分组的无源光网络故障监测系统设计及系统抗干扰性能分析

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光学学报 2024年第1期44卷 420-429页

作者：金哲怡毕美华滕旭阳胡淼杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

提出了一种基于多波长分组的无源光网络系统监测方案,用于解决基于反射型的故障监测方案中用户之间易发生因干扰导致的链路状态误判的问题。该方案将不同波长分配到不同组,实现不同光网络单元(ONU)组之间的识别,从而避免不同组成员之间... 详细信息

提出了一种基于多波长分组的无源光网络系统监测方案,用于解决基于反射型的故障监测方案中用户之间易发生因干扰导致的链路状态误判的问题。该方案将不同波长分配到不同组,实现不同光网络单元(ONU)组之间的识别,从而避免不同组成员之间的干扰。在此基础上,将与光路终端距离相近的ONU分配到不同组内,以此降低组内ONU发生相互干扰的概率。此外,还研究了用户数量、传输脉冲功率和脉冲宽度对该系统性能的影响。通过理论推导与仿真可知,在检测波长通道数为4、检测光脉宽为10-8s、用户数量为16、最大距离差为2 km的无源光网络系统用户中,检测信号的信噪比为9.06 dB,识别精度为2 m。这些结果表明,基于多波长分组的无源光网络监测系统方案能够支持对大容量无源光网络系统的监控,并且在易发生干扰的用户数量较多的情况下具有较好的性能。

关键词：光通信光编码故障监测用户分布信噪比信号干扰比