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基于非线性偏振旋转效应的双波长可切换掺铥光纤激光器

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发光学报 2024年第10期45卷 1716-1723页

作者：王鹏飞延凤平于晨昊杨丹丹北京交通大学电子信息工程学院北京100044

提出并实现了一种基于重叠光纤光栅(Superimposed fiber Bragg grating,SI-FBG)和非线性偏振旋转效应(Nonlinear polarization rotation,NPR)的双波长掺铥光纤激光器(Thulium-doped fiber laser,TDFL)。两个SI-FBG作为波长选择器件,SI-FBG1的透射中心波长分别为1940.48 nm和1942.87 nm,SI-FBG2的透射中心波长分别为1940.47 nm和1942.83 nm。利用NPR效应抑制激光器谐振腔内的增益竞争,实现了稳定的单波长与双波长激射。实验测得可切换的单波长输出分别为1940.47 nm和1942.87 nm,光信噪比均高于37.1 dB,50 min内的波长漂移和功率波动均小于0.1 nm和0.67 dB。此外,通过调节谐振腔内的偏振控制器(Polariza⁃tion controller,PC)可以实现1940.47 nm和1942.87 nm两个波长同时输出,两波长光信噪比均大于15.3 dB,未在光谱仪监测过程中发现明显的波长变化,功率波动均小于0.63 dB。

关键词：掺铥光纤激光器重叠光纤光栅非线性偏振旋转

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多重关系感知的红外与可见光图像融合网络

电子与信息学报 2024年第5期46卷 2217-2227页

作者：李晓玲陈后金李艳凤孙嘉王敏鋆陈卢一夫北京交通大学电子信息工程学院北京100044

为充分整合红外与可见光图像间的一致特征和互补特征,该文提出一种基于多重关系感知的红外与可见光图像融合方法。该方法首先利用双分支编码器提取源图像特征,然后将提取的源图像特征输入设计的基于多重关系感知的跨模态融合策略,最后... 详细信息

为充分整合红外与可见光图像间的一致特征和互补特征,该文提出一种基于多重关系感知的红外与可见光图像融合方法。该方法首先利用双分支编码器提取源图像特征,然后将提取的源图像特征输入设计的基于多重关系感知的跨模态融合策略,最后利用解码器重建融合特征生成最终的融合图像。该融合策略通过构建特征间关系感知和权重间关系感知,利用不同模态间的共享关系、差分关系和累积关系的相互作用,实现源图像一致特征和互补特征的充分整合,以得到融合特征。为约束网络训练以保留源图像的固有特征,设计了一种基于小波变换的损失函数,以辅助融合过程对源图像低频分量和高频分量的保留。实验结果表明,与目前基于深度学习的图像融合方法相比,该文方法能够充分整合源图像的一致特征和互补特征,能够有效保留可见光图像的背景信息和红外图像的热目标,整体融合效果优于对比方法。

关键词：图像融合红外图像可见光图像多重关系感知小波变换

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超声透金属通信的简化频域信道模型

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 52-57页

作者：许琳森杨维田洪现北京交通大学电子信息工程学院北京100044

针对已有的超声透金属通信信道模型较为复杂的问题,提出了一种简化的频域信道模型.利用超声在金属墙中传播的指数衰减特性和回波等时间间隔特性,推导出超声在金属墙中传播的频率响应,然后将频率响应与用高斯函数近似表示的压电换能器幅... 详细信息

针对已有的超声透金属通信信道模型较为复杂的问题,提出了一种简化的频域信道模型.利用超声在金属墙中传播的指数衰减特性和回波等时间间隔特性,推导出超声在金属墙中传播的频率响应,然后将频率响应与用高斯函数近似表示的压电换能器幅频特性相结合,最后通过缩放系数和平移系数对频率响应进行了修正,得到了超声透金属通信的简化频域信道模型.利用有限元仿真验证了超声在金属墙中传播的特性,并将所提简化模型与已有的模型进行了比较,结果表明:两种模型中金属墙、换能器及整体信道的幅频曲线都相接近,验证了所提简化模型的准确性.

关键词：超声波透金属通信频域信道模型压电换能器

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基于频谱地图重构的辐射源识别

电子与信息学报 2024年第10期46卷 3949-3956页

作者：王雪刚王方刚王意卓北京交通大学电子信息工程学院北京100044

无线环境地图(REM)是呈现电磁态势的一种有效形式,考虑实际观测的不完整频谱地图受到干扰和噪声污染的问题,该文对频谱地图进行重构,并在此基础上完成辐射源识别。首先,将复杂电磁环境下的频谱地图建模为高维张量,在预处理中通过线性插... 详细信息

无线环境地图(REM)是呈现电磁态势的一种有效形式,考虑实际观测的不完整频谱地图受到干扰和噪声污染的问题,该文对频谱地图进行重构,并在此基础上完成辐射源识别。首先,将复杂电磁环境下的频谱地图建模为高维张量,在预处理中通过线性插值对其初始化补全。然后,使用视觉Transformer模型解决语义分割问题以识别频谱语义区域,区域中仅单一辐射源功率占主导,每个语义张量的低秩性得以保留。提出了一种压缩式张量分解算法,并采用交替方向乘子法(ADMM)在语义区域中重构期望信号频谱和干扰;最后,在重构的频谱地图上检测未知辐射源的位置。该方法能够充分利用频谱数据的低秩性,适用于广域多辐射源个体的电磁场景。实验结果表明,所提方法比现有方法具有更优的重构性能,降低了达到相同频谱地图恢复精度时对观测样本比例的要求,并能够准确检测辐射源。

关键词：辐射源识别频谱地图语义分割张量分解

多芯超模光纤放大器增益均衡设计(内封底文章)

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红外与激光工程 2024年第1期53卷 193-201页

作者：朱福喜裴丽王建帅徐文轩郑晶晶李晶宁提纲北京交通大学电子信息工程学院北京100044

多芯超模光纤(MCSMF)的芯间距较小,多个芯子共同形成芯区支持多个超模传输,与普通单芯少模光纤相比,其具有较大的有效模场面积和较小的模式串扰,备受关注。MCSMF用于长距离传输时,与其相匹配的新型增益均衡放大器是实现信号中继并保持... 详细信息

多芯超模光纤(MCSMF)的芯间距较小,多个芯子共同形成芯区支持多个超模传输,与普通单芯少模光纤相比,其具有较大的有效模场面积和较小的模式串扰,备受关注。MCSMF用于长距离传输时,与其相匹配的新型增益均衡放大器是实现信号中继并保持信号稳定传输的必要器件。文中提出了一种基于粒子群优化算法的19芯超模光纤增益均衡放大器,该光纤支持10个超模共同传输。通过粒子群算法分别优化各纤芯内掺铒浓度来降低不同超模的交叠积分因子,从而减小模式增益差(DMG)。结果表明,在包层泵浦条件下,最大DMG从1.33 dB (各纤芯均匀掺杂)降低至0.20 dB,在1 550 nm信号波长处10模式的平均增益为27.79 dB,且该放大器在整个C波段的增益平坦度低于1 dB。

关键词：光通信多芯超模光纤放大器粒子群优化算法增益均衡

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井下发射线圈倾斜状态的磁感应透地定位方法

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第9期52卷 45-54页

作者：王羿帆杨维田文龙北京交通大学电子信息工程学院

研究了井下发射线圈倾斜时的磁感应透地定位方法．首先对定位坐标系的建立方法和接收机的最优摆放位置进行分析以降低定位过程的复杂度．然后建立一种由一个地下发射线圈和三个地上三轴正交接收线圈组成的透地定位系统模型．井下发射线... 详细信息

研究了井下发射线圈倾斜时的磁感应透地定位方法．首先对定位坐标系的建立方法和接收机的最优摆放位置进行分析以降低定位过程的复杂度．然后建立一种由一个地下发射线圈和三个地上三轴正交接收线圈组成的透地定位系统模型．井下发射线圈产生倾斜时定位信号与收发机位置间的对应关系会被破坏，从而影响定位结果．利用坐标转换原理建立与倾斜后井下发射线圈位姿相对应的新坐标系，并在其中重构出定位信号与收发机位置间的对应关系．最后根据此关系计算出井下发射线圈的倾斜状态和其在地理坐标系中的实际位置．仿真结果表明：系统对倾斜角度的求解精度为1°，定位精度为1 m.

关键词：透地定位磁感应井下发射线圈倾斜信号方向坐标系

非正交多址接入的同步透射反射智能超表面信号增强算法

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北京邮电大学学报 2024年第1期47卷 7-12页

作者：侯天为李洁王俊宋政育孙昕北京交通大学电子信息工程学院北京100044

针对传统智能超表面无法透射信号的问题,利用同步透射反射智能超表面,提出了一种基于非正交多址接入的信号增强算法。同步透射反射智能超表面具有全向性的特点,可同时服务两侧的非正交多址接入用户。所提算法将同步透射反射智能超表面... 详细信息

针对传统智能超表面无法透射信号的问题,利用同步透射反射智能超表面,提出了一种基于非正交多址接入的信号增强算法。同步透射反射智能超表面具有全向性的特点,可同时服务两侧的非正交多址接入用户。所提算法将同步透射反射智能超表面的信号与通信信号相干叠加,利用黎曼共轭梯度算法求解优化问题,理论上可大幅增强用户的信号功率,降低中断概率,提高频谱效率性能。由仿真结果可知,与不使用同步透射反射智能超表面相比,随机相位的同步透射反射智能超表面可以提高约3.6 bit/(s·Hz)的系统频谱效率。利用黎曼共轭梯度算法优化后,可进一步提高约2.3 bit/(s·Hz)的系统频谱效率,该结果验证了所提算法的优越性。

关键词：同步透射反射智能超表面非正交多址接入信号增强算法中断概率通信速率

基于虚像相位阵列的光谱检测中角色散均匀性的研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1827-1834页

作者：纪文杰谭中伟北京交通大学电子信息工程学院光波技术研究所北京100044

随着光谱学的不断发展,光谱检测作为一种快速无损的检测手段逐渐被应用于越来越多的领域中。而随着对信息精度要求的不断提高,如何得到高分辨率和低波长误差的光谱信息,是设计光谱检测系统时必须解决的问题。传统的色散元件如衍射光栅,... 详细信息

随着光谱学的不断发展,光谱检测作为一种快速无损的检测手段逐渐被应用于越来越多的领域中。而随着对信息精度要求的不断提高,如何得到高分辨率和低波长误差的光谱信息,是设计光谱检测系统时必须解决的问题。传统的色散元件如衍射光栅,虽然有较大的波长响应范围,但是通常只能提供nm量级的分辨率而无法满足当下的高光谱分辨率的要求。虚像相位阵列(VIPA)具有大角度色散特性,可以有效提高系统的光谱分辨率,因而近年来不断被用于精细光谱检测的研究。但其波长和色散角度对应关系存在非线性,而且同一波长易产生多个衍射级次的光斑,从而造成额外的光能损失。因此,本文主要基于VIPA的交叉色散光路就如何降低VIPA色散的非均匀性的问题进行了理论分析和实验验证。首先基于傍轴理论的色散定律展开理论分析探讨了入射光腰尺寸、入射角度等参数对于VIPA色散的非线性程度和衍射级次数量的影响。然后通过进行仿真记录了宽光谱光源在不同VIPA倾斜角度条件下各波长衍射级次的数量,以及各波长对应的光斑质心的坐标值。计算各情况下的质心坐标与拟合曲线之间的距离均差,比较了不同角度条件下线性度的好坏。最后根据理论分析和仿真实验的结果进行实验。实验中记录了VIPA的交叉色散光路在不同的VIPA倾斜条件下出现的衍射级次数量,并利用一个波长可变的激光器得到了不同波长的光源在VIPA倾斜2°的实验条件下各衍射级次光斑的质心坐标。同样通过计算不同衍射级次光斑的质心与拟合曲线之间的距离均差分析不同衍射级次的线性度好坏。实验证明通过控制入射光束参数,可以一定程度上降低VIPA色散的非均匀性。VIPA倾斜角度越大且越靠近探测器中央位置的衍射级次线性度越好。

关键词：虚像相位阵列光谱检测线性度衍射级次

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