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正交相移键控信号全光再生与组播技术研究

中国激光 2025年

作者：刘斐然郏帅威邵雯高铎瑞谢壮汪伟中国科学院大学西安光学精密机械研究所光子网络技术研究室中国科学院大学

针对高速光信号因长距离传输而面临的信号质量下降以及多路转发受限的问题，本文开展了正交相移键控(QPSK)高速光信号全光再生与组播技术研究。利用微腔光频梳产生泵浦光，构建了信号光、泵浦光载波相位锁定的级联四波混频耦合波模型，... 详细信息

针对高速光信号因长距离传输而面临的信号质量下降以及多路转发受限的问题，本文开展了正交相移键控(QPSK)高速光信号全光再生与组播技术研究。利用微腔光频梳产生泵浦光，构建了信号光、泵浦光载波相位锁定的级联四波混频耦合波模型，对影响QPSK全光相位再生性能的因素进行了数值分析。在此基础上设计了QPSK高速光信号全光相位再生与组播实验系统，首先通过VPI仿真平台对实验系统进行仿真，分析了速率为10Gbps的QPSK光信号背靠背传输性能，并且对比研究了相位劣化后、劣化后全光再生以及两路组播光信号性能。仿真结果表明，在误码率为10-3时，与相位劣化后的光信号相比，全光再生后的光信号和两路组播光信号的信噪比分别改善了1.5dB,2.1dB,0.6dB。在仿真的基础上进行了实验验证，实验结果表明，在误码率为10-3时，与相位劣化后的光信号相比，全光再生后的光信号和两路组播光信号的接收灵敏度分别改善了1.1dB,1.8dB,0.4dB。本文研究成果对促进大容量空间激光通信网络发展具有一定参考意义。

关键词：空间激光通信正交相移键控全光相位再生相位敏感放大四波混频

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基于SVOM卫星VT望远镜的温度调焦方法

光子学报 2025年第02期 141-149页

作者：张健任国瑞邹刚毅祁宁中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学技术研究室

SVOM卫星中的可见光望远镜（VT）遮光罩根部的热弹形变会拉扯次镜座，次镜座受力形变导致次镜座带动次镜在光轴方向移动，从而出现离焦。有限元仿真确认VT离焦量与遮光罩根部温度变化的关系为0.115 mm/℃。由于实际产品的非理想特性，... 详细信息

SVOM卫星中的可见光望远镜（VT）遮光罩根部的热弹形变会拉扯次镜座，次镜座受力形变导致次镜座带动次镜在光轴方向移动，从而出现离焦。有限元仿真确认VT离焦量与遮光罩根部温度变化的关系为0.115 mm/℃。由于实际产品的非理想特性，试验测试离焦量与遮光罩根部温度变化的关系为0.050 mm/℃。试验数据表明，当遮光罩根部温度在5℃～20℃范围内时，VT离焦量与温度之间表现了较好的线性对应关系，离焦范围达到0.75 mm。同时，±2.0℃的温度控制精度能够满足±0.1 mm的景深要求。

关键词：可见光望远镜温度调焦遮光罩次镜座能量集中度

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小行星探测成像一体化光学设计及杂散光分析

光子学报 2025年第02期 119-129页

作者：边立国李旭阳陈钦芳许彤裕陆志贤张力中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学技术研究室中国科学院大学

针对小行星探测成像的任务需求，为降低系统复杂性并减小加工装调难度，设计了一种不进行分光路也能对点目标探测、对面目标成像的探测成像一体化折反式光学系统。该系统采用R-C加校正镜的系统构型，工作于可见光波段，焦距为1 472 mm,F... 详细信息

针对小行星探测成像的任务需求，为降低系统复杂性并减小加工装调难度，设计了一种不进行分光路也能对点目标探测、对面目标成像的探测成像一体化折反式光学系统。该系统采用R-C加校正镜的系统构型，工作于可见光波段，焦距为1 472 mm,F数5.26，全视场角为0.895°，成像质量良好，结构紧凑，公差可以满足加工装配要求。考虑到暗弱目标探测的需求，采用近似计算的方式求解系统后向散射杂散光，并给出各光学表面粗糙度具体要求；此外，根据系统结构形式设计了相应的内外遮光罩来抑制视场外杂散光。分析结果表明，系统在给定面型粗糙度和遮光结构条件下可以满足使用要求。

关键词：探测成像杂散光后向散射小行星遮光罩

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共轴偏光瞳主被动复合无焦光学成像系统设计

光子学报 2025年

作者：张力李旭阳袁灏陆志贤许彤裕边立国中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学技术研究室中国科学院大学

为更好满足空间远距离跟踪成像的要求，设计了一种可调焦的主被动复合光学成像系统，实现了高缩束比、高分辨成像的目的。前端光学系统以共轴三反系统为基础，通过离轴优化设计了焦距为2 500 mm，视场角0.12°×0.12°，F数为8.33的共... 详细信息

为更好满足空间远距离跟踪成像的要求，设计了一种可调焦的主被动复合光学成像系统，实现了高缩束比、高分辨成像的目的。前端光学系统以共轴三反系统为基础，通过离轴优化设计了焦距为2 500 mm，视场角0.12°×0.12°，F数为8.33的共轴偏光瞳系统。后端光学系统采用共孔径分光结构，由分光镜分为两路。一路为被动可见光成像，工作谱段为450～850 nm，成像端采用5片透镜作为成像镜组，后两片透镜为补偿镜组可实现1 km～无穷远范围的连续调焦。另一路主动成像采用激光外差相干成像，工作波长为1 550 nm，通过孔径分光完成收发一体的成像系统设计。设计结果表明，被动成像系统在100 lp/mm时各视场调制传递函数均大于0.34，接近衍射极限，主动成像系统波像差优于1/300λ，满足成像质量要求。

关键词：光学设计偏光瞳主被动复合连续调焦无焦系统

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“空间引力波探测精密光束指向”专题导读

光子学报 2025年第02期 8-9页

作者：王晨王轩冯野中国科学院西安光学精密机械研究所

随着人类对宇宙探索的不断深入，引力波探测已成为揭示宇宙起源、物质结构及演化等基础科学问题的重要手段。引力波作为爱因斯坦广义相对论的重要预言，为人类提供了全新的观测宇宙的窗口。2016年，美国LIGO计划首次探测到高频引力波信...

随着人类对宇宙探索的不断深入，引力波探测已成为揭示宇宙起源、物质结构及演化等基础科学问题的重要手段。引力波作为爱因斯坦广义相对论的重要预言，为人类提供了全新的观测宇宙的窗口。2016年，美国LIGO计划首次探测到高频引力波信号，次年获得诺贝尔物理学奖开启了引力波天文学的新纪元。然而，地面探测受限于噪声和实验尺度，仅能探测高频段引力波信号。

关键词：

面向低噪时钟的全集成克尔透镜锁模陶瓷激光器（特邀）

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光子学报 2025年第02期 39-45页

作者：张彤史巧雅冯野王晨王屹山马彩文中国科学院西安光学精密机械研究所中国科学院大学

基于耐辐照的Yb∶Y2O3陶瓷完成了面向低噪时钟的全集成克尔透镜锁模陶瓷激光器的探索。激光器的中心波长位于1 076.5 nm，光谱宽度为8.58 nm，正常工作状态下，仅需约4 W的功耗即可维持稳定的锁模状态。泵浦结构的优化促使全部光学元件... 详细信息

基于耐辐照的Yb∶Y2O3陶瓷完成了面向低噪时钟的全集成克尔透镜锁模陶瓷激光器的探索。激光器的中心波长位于1 076.5 nm，光谱宽度为8.58 nm，正常工作状态下，仅需约4 W的功耗即可维持稳定的锁模状态。泵浦结构的优化促使全部光学元件集成于面积为34 mm×78 mm的氮化铝基板上。紧凑的光学结构便于激光器的温度控制，在温控模块的辅助下，激光器连续自由运行2 h的相对功率稳定性可以抑制在0.4%以内。小体积，低噪声，低功耗，使用寿命长的特性使集成化陶瓷激光器有望成为未来引力波探测的理想工具。

关键词：集成光学固态超快激光器克尔效应天文光学

用于监测临近空间紫外辐射的臭氧反演方法研究

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光子学报 2025年第1期54卷 59-84页

作者：安源王先华叶函函施海亮吴时超李超孙二昌中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

现有利用遥感方式进行臭氧反演中的先验廓线来自于气候数据库,其反演结果难以反映临近空间中臭氧的高时空变化特性。利用戈达德地球观测系统—化学模型(GEOS-Chem)模拟高时空臭氧廓线的能力,构建高时空分辨率的臭氧先验廓线用于反演方法... 详细信息

现有利用遥感方式进行臭氧反演中的先验廓线来自于气候数据库,其反演结果难以反映临近空间中臭氧的高时空变化特性。利用戈达德地球观测系统—化学模型(GEOS-Chem)模拟高时空臭氧廓线的能力,构建高时空分辨率的臭氧先验廓线用于反演方法,将GEOS-Chem反演结果和对流层监测仪(TROPOMI)2级产品进行比对,并用高精度的地基和临边观测产品验证。反演和比对验证结果显示,基于GEOS-Chem先验的反演结果与地基高精度观测数据较为一致,且两者相对偏差的极值差较TROPOMI 2级产品的小19.31%,导致紫外辐射变化幅度为1.22×10^(-6)~5.50×10^(-6)W·nm^(-1)·m^(-2)。为比较不同海拔高度区域反演结果的精度,将反演结果分别和TROPOMI以及臭氧绘图与廓线组件载荷(OMPS)的臭氧产品比较,不同区域,前者相对偏差的极值差较后者分别小28.64%、20.91%,使得紫外辐射发生最大约50.27%、-41.79%的变化。结果表明基于GEOS-Chem臭氧先验廓线的高时空分辨率反演方法,可以较好地反映临近空间紫外辐射量的变化。

关键词：临近空间臭氧廓线戈达德地球观测系统—化学模型最优估计法紫外辐射

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阿秒电子显微技术

中国科学:物理学、力学、天文学 2025年第1期55卷 118-126页

作者：张曼玉赵立功惠丹丹付玉喜中国科学院西安光学精密机械研究所超快光科学与技术重点实验室西安710000 中国科学院西安光学精密机械研究所阿秒科学与技术研究中心西安710000 中国科学院大学北京100049

为了实现对物质内部微观粒子运动过程的直接可视化,研究人员不断探索具有更高时间与空间分辨率的新实验方法与技术.阿秒电子显微技术结合超短光脉冲与电子脉冲,基于泵浦-探测方案,旨在同时提供阿秒时间分辨率与原子级空间分辨率,从而为... 详细信息

为了实现对物质内部微观粒子运动过程的直接可视化,研究人员不断探索具有更高时间与空间分辨率的新实验方法与技术.阿秒电子显微技术结合超短光脉冲与电子脉冲,基于泵浦-探测方案,旨在同时提供阿秒时间分辨率与原子级空间分辨率,从而为深入理解物质微观机理和动力学规律提供关键实验参数和技术手段,进而实现物质宏观属性与微观底层运动的有效融合.阿秒电子显微技术自诞生之日起便成为国际上的研究热点,本文将简要介绍超快电子显微镜、阿秒电子脉冲的产生及阿秒电子显微技术的前沿研究进展.

关键词：光场选通阿秒电子脉冲超快电子显微镜阿秒电子显微镜

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等离子体调制在气体成丝激发太赫兹波中的影响

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光子学报 2025年第1期54卷 115-123页

作者：郭惠成刘呈普中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

基于时域有限差分法在光电流模型的基础上重新探讨了飞秒激光与等离子体丝相互作用产生太赫兹辐射的基本物理机制。阐明了三维条件下太赫兹辐射与等离子体阶梯式电离的同步性,证实了等离子体激发过程中必然会对太赫兹辐射产生调制。分... 详细信息

基于时域有限差分法在光电流模型的基础上重新探讨了飞秒激光与等离子体丝相互作用产生太赫兹辐射的基本物理机制。阐明了三维条件下太赫兹辐射与等离子体阶梯式电离的同步性,证实了等离子体激发过程中必然会对太赫兹辐射产生调制。分析等离子体调制对太赫兹近场和远场辐射的影响,发现双色场主要起到激发等离子体并产生初步的光电流辐射的作用,等离子体则起到调制光电流辐射并产生太赫兹的作用。

关键词：等离子体丝太赫兹波时域有限差分飞秒激光非线性

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