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基于空间分辨法分析时间低相干光自聚焦效应

物理学报 2024年第9期73卷 36-45页

作者：单翀孔令豹崔勇季来林赵晓晖李福建饶大幸赵元安隋展邵建达复旦大学信息科学与工程学院超精密光学制造工程技术研究中心上海201203 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室上海201800

时间低相干光由于其瞬时宽带的物理特性,在激光惯性约束聚变中得到了广泛的关注.然而其复杂的时间尖峰结构或将诱导非线性自聚焦效应的放大.同时,传统的非线性自聚焦特征数值的测试方法中,多数材料的表面损伤先于体内自聚焦成丝损伤发生... 详细信息

时间低相干光由于其瞬时宽带的物理特性,在激光惯性约束聚变中得到了广泛的关注.然而其复杂的时间尖峰结构或将诱导非线性自聚焦效应的放大.同时,传统的非线性自聚焦特征数值的测试方法中,多数材料的表面损伤先于体内自聚焦成丝损伤发生,这为对比不同激光的非线性效应带来巨大影响.本文利用短焦距透镜对熔石英进行紧聚焦,通过调节入射激光能量,在避免前表面损伤的前提下,诱导熔石英产生自聚焦成丝损伤.随后通过理论计算对光束在样品体内传输过程的光斑变化进行空间分辨处理,并得到对应细分位置的非线性数值.最终将各个位置对应的非线性相位变化值进行积分,得到前表面无损条件下材料的非线性自聚焦特征数值.测试结果表明时间低相干光的非线性自聚焦效应比传统单模脉冲激光更强.本文不仅设计了一套更加精确的对比不同激光非线性效应的测试方法,同时也探明了时间相干性对于非线性自聚焦效应的影响机制,为高功率时间低相干激光器的设计提供理论依据和参考.

关键词：惯性约束核聚变时间低相干光非线性自聚焦特征数值空间分辨法

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基于MIMO神经网络均衡的16QAM模分-波分复用相干传输系统

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光学学报 2024年第3期44卷 38-45页

作者：张尧王晨桑博涵张宇王心怡周雯余建军复旦大学信息科学与工程学院上海200433

提出了一种基于神经网络的多输入多输出(MIMO)均衡器,并在大容量模分-波分复用通信系统中进行了实验验证。该系统基于6模掺铒光纤放大器实现了16通道波分复用双极化48 Gbaud 16阶正交振幅调制(16QAM),在LP01、LP02、LP11a、LP11b、LP21a... 详细信息

提出了一种基于神经网络的多输入多输出(MIMO)均衡器,并在大容量模分-波分复用通信系统中进行了实验验证。该系统基于6模掺铒光纤放大器实现了16通道波分复用双极化48 Gbaud 16阶正交振幅调制(16QAM),在LP01、LP02、LP11a、LP11b、LP21a、LP21b六种模式上传输了100 km少模光纤(FMF)。为降低非线性的影响,在接收端数字信号处理中,采用基于多标签技术的MIMO神经网络均衡器,能够显著提升系统性能。实验结果表明,经100 km的FMF传输,MIMO神经网络均衡器的强大性能使得系统的比特误码率能满足15%软判决前项纠错阈值要求。

关键词：光纤光学光纤通信模分复用波分复用神经网络均衡

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光子太赫兹通信技术研究进展(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第1期61卷 31-53页

作者：余建军复旦大学信息科学与工程学院上海200433

具有高载波频率与可用大带宽的太赫兹频带(频率范围0.1~10 THz)已成为满足未来6G移动通信网络所需的100 Gbit/s甚至1 Tbit/s超高数据速率的候选频段。与完全使用电子器件生成太赫兹信号的全电方式相比,光子辅助技术可以突破电子器件带... 详细信息

具有高载波频率与可用大带宽的太赫兹频带(频率范围0.1~10 THz)已成为满足未来6G移动通信网络所需的100 Gbit/s甚至1 Tbit/s超高数据速率的候选频段。与完全使用电子器件生成太赫兹信号的全电方式相比,光子辅助技术可以突破电子器件带宽限制的瓶颈,生成高频率、大带宽、频率灵活可调,并易与大容量光纤链路集成的太赫兹信号。基于光子学辅助技术与各种先进器件及数字信号处理算法,在宽带太赫兹通信和感知的多个领域取得了重大成果:在大容量太赫兹传输领域,综合应用多维复用技术,实现了最大容量6.4 Tbit/s的光子太赫兹信号传输;在远距离太赫兹传输领域,设计了高增益太赫兹天线模块,实现了长达400 m的335 GHz太赫兹无线传输距离;在实时太赫兹通信领域,基于商用数字相干光学模块实现了创纪录的100、2×100 GbE太赫兹实时通信系统;在太赫兹通信与感知一体化领域,分别基于时分复用与频分复用方案生成了通信与感知一体化信号,同时实现了太赫兹频段的大容量通信与高精度感知功能;在太赫兹有线传输领域,基于镀银金属空芯光纤,实现了300 GHz频段太赫兹信号的1 m有线传输,系统净容量超过140 Gbit/s。本文分别对以上系统的实验装置进行了详细的介绍,并对实验结果进行了讨论。

关键词：光子辅助技术大容量太赫兹传输长距离太赫兹传输太赫兹实时通信太赫兹通信感知一体化金属空芯光纤

基于DP-BPSK调制器的四级光信号生成方案

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光学技术 2024年第2期50卷 142-145,149页

作者：胡霞赵利长沙航空职业技术学院湖南长沙410124 湖南省导弹维修工程技术研究中心湖南长沙410124 复旦大学信息科学与工程学院上海200433

面对短距离光通信中不断增长的数据流量需求,以及高昂的高速数据中心互连成本,文章提出了一种基于双偏振二进制相移键控(DP-BPSK)调制器的四级光信号生成方案。所提方案的实验架构包括激光二极管(LD)、由二进制数据驱动的DP-BPSK调制器... 详细信息

面对短距离光通信中不断增长的数据流量需求,以及高昂的高速数据中心互连成本,文章提出了一种基于双偏振二进制相移键控(DP-BPSK)调制器的四级光信号生成方案。所提方案的实验架构包括激光二极管(LD)、由二进制数据驱动的DP-BPSK调制器、偏振控制器(PC)和偏振器,无需数字模拟转换器,结构简单易于实现。为验证所提方案的可行性,采用方案生成了四级脉冲振幅调制(PAM-4)信号,并将生成的PAM-4信号以不同的数据速率在65km标准单模光纤(SSMF)上传输,传输信号的眼图和误码率实验结果表明信号具有较高质量。因此,所提方案在未来短距离光通信中具有良好的应用潜力。

关键词：多级调制1 偏振复用2 脉冲幅度调制3 光纤通信4

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宽角度位相调控反射镜的设计与研制

红外与激光工程 2024年第4期53卷 215-222页

作者：李大琪刘保剑余德明段微波刘定权中国科学院上海技术物理研究所光学薄膜与材料研究室上海200083 上海市光学薄膜与光谱调控重点实验室上海200083 复旦大学信息科学与工程学院光科学与工程系上海200433 重庆理工大学机械工程学院重庆400054

宽角度位相调控反射镜是下一代中高轨量子通信系统中的核心元件,用于宽角度范围内信号光的高效传递与偏振态的精确调控。基于等效多层膜理论,采用介质反射膜堆加非规整位相调控膜的膜系结构,设计了一种宽角度位相调控反射镜。选择Nb2O5... 详细信息

宽角度位相调控反射镜是下一代中高轨量子通信系统中的核心元件,用于宽角度范围内信号光的高效传递与偏振态的精确调控。基于等效多层膜理论,采用介质反射膜堆加非规整位相调控膜的膜系结构,设计了一种宽角度位相调控反射镜。选择Nb2O5和SiO2分别作为高、低折射率薄膜材料,通过误差分析,优化沉积工艺,采用电子束蒸发结合离子辅助沉积的方式,在德国莱宝Lab900-plus设备上制备出该薄膜元件。研制结果表明,反射镜在780 nm处、45°±7.5°入射范围内,其反射率大于99.3%,位相差控制在3°以内,满足量子通信系统的反射率及位相差控制要求,且通过相关环境模拟实验,满足可靠性要求,为该类偏振调控薄膜元件在下一代中高轨量子卫星中的工程应用打下了坚实的基础。

关键词：光学薄膜位相调控反射镜偏振宽角度

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超广角透射式日盲紫外光学系统设计

量子电子学报 2024年第4期41卷 607-615页

作者：曹一青姚咏儿沈志娟吕丽军莆田学院机电与信息工程学院福建莆田351100 福建省激光精密加工工程技术研究中心福建莆田351100 上海大学机电工程与自动化学院上海200444

为了扩大日盲紫外光学系统在高压电晕放电检测、战术导弹告警等领域中的检测视场角范围,首先基于反远距结构型式,在近轴光学镜头前添加2片负弯月型透镜,使得光学系统的全视场角达到100°;然后,提出了应用高斯光学和三阶像差理论来确定... 详细信息

为了扩大日盲紫外光学系统在高压电晕放电检测、战术导弹告警等领域中的检测视场角范围,首先基于反远距结构型式,在近轴光学镜头前添加2片负弯月型透镜,使得光学系统的全视场角达到100°;然后,提出了应用高斯光学和三阶像差理论来确定近轴光学镜头中3片透镜的一阶光学参数的方法,再应用光学设计软件设计了一款超广角透射式日盲紫外光学系统。该光学系统工作波段为240~280 nm,F数为4,焦距为1.0 mm;系统中5片透镜均采用熔石英光学材料、标准球面,大大降低了系统复杂程度和加工制造成本。此外,该超广角透射式日盲紫外光学系统在奈奎斯特频率为20 lp/mm时,全视场角的调制传递函数值均高于0.42,相对照度大于97.9%且能量损失小,成像质量好,具有一定的实际应用前景。本工作为该类光学系统初始结构参数确定及设计提供了一种有效的指导方法。

关键词：光学设计超广角日盲紫外透射式像差优化

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基于激光振镜的高稳定辐照度定标光源

应用光学 2024年第1期45卷 206-214页

作者：林雨辰董航叶新费义艳张程睿方伟衣小龙中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 复旦大学信息科学与工程学院光科学与工程系上海200433

获取高均匀性、高稳定性的光源是太阳绝对辐射计辐射照度定标的关键技术,实验室现有光源无法同时满足均匀性与稳定性。因此,该文提出通过振镜扫描的方式来获取高均匀、高稳定的面光源方案。首先,建立二维激光扫描模型,设计以快速扫描振... 详细信息

获取高均匀性、高稳定性的光源是太阳绝对辐射计辐射照度定标的关键技术,实验室现有光源无法同时满足均匀性与稳定性。因此,该文提出通过振镜扫描的方式来获取高均匀、高稳定的面光源方案。首先,建立二维激光扫描模型,设计以快速扫描振镜和离轴抛面镜为核心的光学系统;其次,根据振镜扫描系统建立驱动,开发控制软件,设计三种扫描路径;最后,选取合适的扫描路径进行实验验证,并开展其均匀性、稳定性等方面的测试。实验结果表明:振镜扫描光斑的不均匀性优于±1%,发散角小于±0.26°,光源稳定性优于0.02%。验证了激光振镜扫描光源可作为绝对辐射计辐照度定标光源的可行性,为实现高精度太阳辐照度定标提供关键技术支撑及实验依据。

关键词：太阳绝对辐射计振镜扫描离轴准直高均匀性高稳定性

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基于室内可见光通信技术的新型两级光学接收天线设计与分析

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物理学报 2018年第9期67卷 96-106页

作者：彭星孔令豹复旦大学信息科学与工程学院上海超精密光学制造工程技术研究中心上海200433

针对室内可见光通信系统的应用需求,设计了一种新型两级光学接收天线.根据复合抛物面聚光器光学增益随视场增大而减小的聚光特性,将复合抛物面聚光器截面基准曲线旋转设计得到具有一定旋转角与厚度的透镜壁复合抛物面聚光器.进一步结合... 详细信息

针对室内可见光通信系统的应用需求,设计了一种新型两级光学接收天线.根据复合抛物面聚光器光学增益随视场增大而减小的聚光特性,将复合抛物面聚光器截面基准曲线旋转设计得到具有一定旋转角与厚度的透镜壁复合抛物面聚光器.进一步结合透镜壁复合抛物面聚光器和半球透镜的优势设计了一种新型两级光学接收天线,在增益保持的情况下视场角增大了近20~?.在一个5 m×5 m×3 m的空旷房间,通过Trace Pro建立光学天线的分析模型,Matlab软件对室内可见光通信系统进行信道建模.计算结果表明,采用这种新型两级光学接收天线,与直接接收的情况相比,平均接收功率增幅为757.2%,是复合抛物面聚光器的5.62倍;信噪比平均值增幅为28.07%,是复合抛物面聚光器的1.67倍;光学增益为11.49,是复合抛物面聚光器的2.81倍.且光斑半径仅为2.5 mm,较复合抛物面聚光器减小了近37.5%,使得能量集中均匀分布,进一步证实该新型两级光学接收天线适用于室内可见光通信系统.

关键词：可见光通信新型两级光学接收天线增益视场

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光学自由曲面测量与误差评估技术研究进展

光学学报 2023年第8期43卷 235-254页

作者：王施相孔令豹吕昊宇复旦大学上海超精密光学制造工程技术研究中心信息科学与工程学院上海200438

光学自由曲面是现代精密光学领域的重大变革,因其优异的光学、力学性能而有望进一步推进光学系统实现微型化、轻量化、集成化。随着光学自由曲面的面形复杂度不断提升,光学自由曲面的检测技术已成为制约其制造水平的关键因素。回顾了近... 详细信息

光学自由曲面是现代精密光学领域的重大变革,因其优异的光学、力学性能而有望进一步推进光学系统实现微型化、轻量化、集成化。随着光学自由曲面的面形复杂度不断提升,光学自由曲面的检测技术已成为制约其制造水平的关键因素。回顾了近年来光学自由曲面测量与误差评估的关键技术,包括点线式扫描、全口径光学测量方法以及面形误差评估方法,结合各种技术的优缺点,展望了该领域未来发展的新趋势,并介绍了一种结合多传感器实现共体自由曲面的测量及误差评估的新方法。

关键词：光学设计光学自由曲面精密测量面形测量误差评估误差参数