OAM光通信技术研究进展

涡旋光束携带的轨道角动量(OAM)为光波的空间域提供了新的维度资源,吸引了越来越多研究人员的关注。由于具有不同OAM模式值的涡旋光束相互正交,因此将OAM模式引入传统光通信领域,衍生出两种新的应用机制--OAM键控(OAM-SK)与OAM复用(OAM-DM),这为未来实现高速、大容量及高频谱效率的光通信技术提供了潜在的解决方案。本文将从OAM光束的类别和产生方法等基本概念理论出发,对这两种通信应用机制相关的典型研究案例做简要概述,并重点论述三种关键技术,包括OAM光束复用技术、OAM光束解调技术以及OAM光通信的大气湍流效应抑制技术。最后,对OAM光通信技术的未来发展趋势及其前景进行了分析与展望。     

30km 2.5GHz光孤子波传输与压缩实验研究

通过实验研究了光孤子源的产生及光纤孤子的传输。采用增益开关分布反馈半导体激光器作为超短脉冲源，用１．４８μｍ激光泵浦的掺饵光纤放大器作为第一级功放，用Ｆ－Ｐ腔谱窗降啁啾技术产生变换限制脉冲，用另一只１．４８μｍ激光泵浦掺饵光纤放大器作为第二级功放，得到了重复频率为２．５ＧＨｚ的高功率变换限制光孤子脉冲；进行了３０ｋｍ光孤子传输实验，观察了光孤子的传输特性与高阶孤子的压缩特性。     

用于跨尺度测量的DMD控制策略研究

为了测量被测物面的微观特征量及这些特征量间的关系,提出基于数字微镜器件(DMD)的跨尺度测量方法,研究针对DMD的控制方法及基于DMD的测量策略,在不对测量系统硬件做任何修改的前提下,仅通过软件编程实现对DMD结构光参数的改变,理论上可实现从0.1μm到1 mm的跨尺度测量。搭建了基于DMD的跨尺度测量平台,实验结果表明,轴向测量精度与横向分辨力均可达到微米级,可实现对表面微观结构的快速扫描。该方法可以较好地解决目前诸多表面形貌测量中存在的多尺度问题。     

基于DMD数字掩模的光引发表面ATRP制备聚乙二醇聚合物刷微图案EI北大核心CSCD

以基于数字微镜器件(DMD)的数字掩模技术为基础,以三(2-苯基吡啶)合铱(Ir(ppy)3)为光氧化还原催化剂,以低聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯为单体,通过光引发表面原子转移自由基聚合(ATRP)在硅片表面实现了复杂图案形状聚乙二醇(PEG)聚合物刷微图案的快速制备(小于10 min)。原子力显微镜(AFM)和光学显微镜测试结果表明该方法能够实现最小10μm图形线宽的PEG聚合物刷微图案,且聚合物刷厚度和图形精度受到催化剂浓度、单体浓度的影响。综合考量聚合物刷厚度与图形精度,优选的催化剂浓度为1. 22 mmol/L,单体浓度为1. 22 mol/L。激光共聚焦显微镜表征异硫氰酸荧光素(FITC)染色牛血清蛋白在PEG聚合物刷微图案表面的吸附结果表明,所得PEG聚合物刷微图案能够在硅片表面实现不同区域的非特异性抗蛋白吸附反差。     

烟雾信道中光脉冲的传输特性研究

本文利用双频互相干函数在烟雾信道中的传输模型,分析了光脉冲在不同烟雾浓度下的传输特性。当光学距离小于1时,输出光脉冲形状基本不变,仅有一小拖尾;当光学距离变大时,输出光脉冲将产生严重的展宽及时延现象。数值计算了纳秒光脉冲的传输特性,其结果表明:在烟雾浓度ρ_n=0.5×10~9m~(-3)信道中,光脉冲传输5km后,其纳秒光脉冲被展宽到微秒量级。     

涡旋光束轨道角动量在大气湍流传输下的特性分析

从拉盖尔-高斯涡旋光束表达式出发,基于瑞利衍射理论,通过研究涡旋光束在大气湍流中传输时的旋转相干函数的变化规律,总结了涡旋光束在大气湍流中传输时各轨道角动量之间的串扰情况,使用了拓扑荷数探测概率描述串扰规律,并推导了拓扑荷数探测概率的解析表达式。研究了涡旋光束通过湍流后的拓扑荷数的分布情况,并将结果与涡旋光束通过大气随机相位屏的数值仿真结果进行了对比,给出了理论与仿真的拓扑荷数的探测概率随湍流强度以及初始涡旋光束拓扑荷数大小的关系图对比,验证了推导的拓扑荷数探测概率解析表达式的正确性。通过该表达式可进一步研究大气湍流与涡旋光束相互作用从而影响涡旋光束轨道角动量散射的本质,为涡旋光束的空间光通信中选择合适的拓扑荷数间隔,以及在不同湍流强度下选择合适束腰大小以减少串扰带来的误码率提供了理论依据。     

基于光折变光栅的可调谐滤波方案及特性分析

在LiNbO3单模波导上利用双光束干涉可形成光折变波导光栅,针对粗波分复用系统提出了通过实时改变双光束之间的夹角进而改变光栅间距,实现可调谐滤波的方案.利用光折变动力学理论,得到光栅调谐时间在毫秒数量级.研究发现,适当提高光强和增加杂质掺杂浓度可提高衍射效率、减少光栅初次建立时间.基于耦合波理论的数值模拟结果表明,增大光栅长度能使衍射效率提高且带宽变小,而增加折射率调制度使衍射效率提高但同时带宽变宽.在折射率调制度为8×10-5,光栅长度大于12mm时,可获得91％以上的衍射效率和小于0.08 nm的带宽.     

数字微镜器件用于并行共焦显微探测的研究

数字微镜器件(DMD)可以对反射后的光线进行分束,再经过透镜聚光后,能够形成点光源阵列,其中点的大小,间距都可以很方便地控制.相较于传统的微光学器件,DMD具有不可比拟的柔性,而且成本很低.利用DMD构建的数字并行光源可以用于并行共焦显微探测,实验搭建了一条适应于目前测量环境的光路,对比了周期不等的点光源阵列后,得到了在同时满足DMD和CCD的像素要求的前提下,阵列周期越小越能提高测量纵向分辨力的结论.     

探讨SDH光传输设备的日常维护与障碍处理

本文作者结合工作实践,就SDH传输设备的日常维护和障碍处理谈谈自己的看法,以供大家参考。     

理论研究垂直腔半导体光放大器脉冲放大特性

从速率方程和薄膜光学理论出发,对垂直腔半导体光放大器(Vertical Cavity Semiconductor Optical Amplifiers,简称VCSOAs)在脉冲工作情况下的动态增益进行了数值模拟.在计算中考虑了载流子和光强沿光轴方向的不均匀性,以及腔内介质折射率的不连续性对光波传输的影响.详细分析了反射模式下VCSOA在脉冲通过时载流子密度和瞬时增益的变化、输出光脉冲的畸变以及抽运光功率、分布布拉格反射镜(Distributed Bragger Reflector,简称DBR)周期数、输入脉冲能量以及脉冲宽度等参量对脉冲放大中的能量增益的影响.结果表明,能量增益随抽运光功率增大而增加;在峰值功率一定时输入脉冲宽度的增加将减小能量增益;输入脉冲能量的增加也会引起能量增益的下降,而适当减少顶部DBR的周期数可以改善这种脉冲放大的能量增益饱和特性.     

基于DMD的并行共焦图像处理方法研究

在并行共焦测量中,用于构造点光源阵列的光分束器件普遍存在参数固化、对不同测量对象适应性较差的缺点。将数字微镜器件（DMD）作为光分束器件应用于并行共焦测量,可以控制DMD构造柔性化点光源阵列,应对不同的测量场合。推导了DMD的空间光调制模型,规避了“泰伯效应”对并行共焦测量的影响,设计了可抑制光点横向漂移的远心光路,构建了基于DMD的并行共焦测量装置,对比了两种不同的并行共焦图像处理方法。实验结果表明,在没有设置高数值孔径物镜组的情况下,测量装置的纵向分辨率受到一定影响,但所设计的图像处理程序能够快速、准确地获取被测物面的形貌特征。     

液状制品冷冻干燥过程传输特性的研究

本文建立了液状制品冷冻干燥过程中干燥层传输特性的数学模型,利用由实验测得的牛奶干燥速率,计算出牛奶干燥层的有效导热系数和有效质扩散系数。通过把两个传输特性参数应用于冻干非稳态传热传质模型的计算并与实验结果比较,证明传输特性模型合理,所得传输特性数据基本可靠。     

尿烷取代聚二炔PDA薄膜制备及其光开关特性的研究

采用旋涂法ＰＭＭＡ微掺杂克服了膜层中的微晶现象，制备了质量较高的尿烷取代聚二乙炔薄膜，膜厚１．２μｍ，采用８ｎｓ脉冲激光测试了其全光开关特性，开关时间分别为１０ｎｓ和３６ｎｓ。     

高阶色散光纤的孤子传输特性研究

本文用简单数学方法对孤子满足的能量和动量方程取近似守恒积分 ,解出了高阶 NLS方程的孤子解     

改进的数字全息光弹方法理论研究

该文通过改变参考光偏振方向,对数字全息光弹法进行改进,从而可以高效、高精度的检测二维应力场.从理论上导出了该方法的实验原理：加载前后在对应的4 个不同参考光偏振位置拍摄数字全息图,对这4 对数字全息图进行傅里叶变换、滤波及反变换,可以获得4 个光强方程,数值求解这4 个光强方程,再结合应力-光学定律就可以精确获得二维应力场的2 个主应力值和主应力方向.与传统的数字全息光弹法相比,新方法具有以下优点：不需要分离等差线与等倾线条纹;不需要确定条纹级数;方法简单,不需要已有技术以外的实验装置或实验模型.     

电厂燃料传输流量检测装置的研究

本文采用了基于图像分析的传输流量检测的核心原理和方法——激光扫描成像偏移原理和三角测量方法，利用基于光谱光效率原理的彩色光束成像技术设计了一种新型的用于电厂燃料的传输流量检测装置，通过分析采集的彩色序列图像，检测传输带上实时流量体积进行分析并根据分析结果指导传输控制装置做出相应的动作以使传输流量保持稳定。在实际的电厂中进行了9个运行班次的燃料传输的图像采集和图像分析实验，分析表明，与实际测得的流量相比，检测误差不超过3％。本文设计的传输流量检测装置是可行而且有效的。     

超快非线性干涉仪开关窗口的特性研究

超快非线性干涉仪（UNI）是一种基于半导体光放大器（SOA）的超高速全光开关器件。UNI的开关窗口特性的好坏是评价UNI性能的一个重要指标。文章对单臂结构的UNI的工作原理进行了描述,并用Optisystem 3.0对UNI开关窗口特性进行了仿真模拟,详细分析了延时τ.SOA的偏置电流、控制光功率以及连续光功率等因素对UNI开关窗口的影响,从而为实现最佳的开关窗口提供了一个理论指导。     

用于大功率超声的电缆传输特征的实验研究

大功率超声电信号通过特种电缆传输时,其电流损耗比较大。为了解决该电信号的长距离传输问题,用4294A阻抗分析仪对单芯同轴电缆进行了有针对性的测试。通过改变电缆的负载电阻,获得了一系列电缆的输入阻抗随频率的变化曲线。当负载电阻比较小时,在一些特定的频率处,电缆的输入阻抗很大。这时,其电功率传输效率很低。当负载电阻比较大时,电缆的输入阻抗取极大值的频率位置发生改变。借助于电磁波在电缆负载端的反射和透射特征,分析了这些实验结果,探讨了这些实验结果对大功率超声电功率传输特征的影响,最后结合实验结果给出了大功率超声传输电缆的设计原则。     

频率选择表面传输特性的湿热试验研究

对不同材料和加工工艺的频率选择表面FSS(frequency selective surfaces)进行湿热环境试验,考察湿热试验对FSS传输特性的影响.结果表明,湿热环境在短时间内可以破坏FSS的微观特征,而对FSS的宏观特征没有明显的影响.湿热环境对FSS传输性能的影响主要表现在传输损耗和频带宽度两个方面,10个周期的湿热试验可以使FSS的传输损耗增加60%以上,频带宽度增大0.5GHz.从不同的角度来说,湿热环境对刻铣工艺FSS的影响大于腐蚀工艺的,对铜导电层FSS的影响大于银导电层的,对组合阵子FSS的影响大于简单阵子的.     

亚波长周期性排列空气孔的传输特性研究

从实验和理论两方面来研究了亚波长样品中周期变化时对透过曲线的影响.首先,利用聚焦离子束刻蚀方法和电子束直写系统制备了实验样品:正方和六角晶格空气孔及H-形空气槽.然后,研究了正方和六角晶格空气孔在可见光及近红外波段周期性对透过曲线的影响,证明表面等离子体对透过曲线的增强作用.测量了H-形空气槽在近红外波段的透过曲线,通...