超连续谱光源辐照可见光CMOS图像传感器的实验研究

研究了超连续谱光源对可见光CMOS图像传感器辐照的实验现象和规律。观察到随着入射激光功率的不断增大，CMOS图像传感器依次出现了像元饱和、局部饱和、局部过饱和以及全屏饱和等现象。与1 060 nm锁模光纤激光辐照同种图像传感器的实验相对比，从有效干扰面积、图像相关度及图像均方差等三个方面，对比了两种干扰源在影响CMOS图像传感器成像质量方面的异同，发现CMOS图像传感器的响应特性、激光的频谱特性和成像光学系统的色散是导致干扰效果差异的主要原因。     

基于Interleave和微谐振环的32信道波分复用器特性

对结合interleave滤波器的1×32信道垂直耦合双环谐振波分复用器件的传输特性进行了研究,得到了器件的光学传递函数公式,对器件的参数、光谱响应、分波光谱、插入损耗以及信道间的串扰进行了数值模拟和优化.分析结果表明,通过在微环谐振波分复用器件的前端增加interleave滤波器,使信道间的串扰降低了14 dB,并且改善了器件的输出光谱形状,提高了器件的信道复用密度;同时,由于采用了在同一基片上集成,保证了器件的低插入损耗.通过参数优化,得到了中心波长为1 550 nm、波长间隔为0.4 nm、3 dB带宽为0.21 nm、插入损耗低于1.1 dB和串扰低于-32 dB的32信道密集波分复用器(DWDM).     

硅基竖直耦合三环谐振波分复用器的特性

对1×N信道硅基竖直耦合三环谐振波分复用器的传输特性进行了分析,给出了光学传递函数的公式.在中心波长1550.918nm、波长间隔1.6nm的情况下,对其振幅耦合比率、波谱响应、分光光谱、插入损耗、信道间的串扰进行了数值模拟.计算结果表明,该器件具有以下良好性能:若取小环与信道间的振幅耦合比率为0.27,小环与大环间的振幅耦合比率为0.06,该器件具有箱形波谱响应,输出光谱中的次峰值已被抑制到-25dB,谐振峰平坦且陡峭,3dB带宽约为0.28nm,每条输出信道的插入损耗及串扰较小,插入损耗小于0.71dB,串扰可降至-53dB以下.     

硅基竖直耦合三环谐振波分复用器的特性

对1×N信道硅基竖直耦合三环谐振波分复用器的传输特性进行了分析,给出了光学传递函数的公式.在中心波长1550.918nm、波长间隔1.6nm的情况下,对其振幅耦合比率、波谱响应、分光光谱、插入损耗、信道间的串扰进行了数值模拟.计算结果表明,该器件具有以下良好性能:若取小环与信道间的振幅耦合比率为0.27,小环与大环间的振幅耦合比率为0.06,该器件具有箱形波谱响应,输出光谱中的次峰值已被抑制到-25dB,谐振峰平坦且陡峭,3dB带宽约为0.28nm,每条输出信道的插入损耗及串扰较小,插入损耗小于0.71dB,串扰可降至-53dB以下.     

近红外谱域显微干涉仪的位移传感特性研究

为研究近红外谱域显微干涉仪在近红外波段的位移传感特性,分析了条纹载频对位移量提取的影响,建立了测量光谱中心波长与干涉仪位移传感范围之间关系公式,讨论了光源可见光分量对近红外光栅光谱仪所记录条纹的串扰现象并提出抑制方法。构建近红外迈克尔逊型谱域显微干涉实验系统,单次测量位移量传感精度优于0.02 m。测量标准台阶板的台阶高度（其标称值为7.732 m）,测量偏差为0.044 m。采用近红外谱域显微干涉装置,无需轴向扫描即可实现位移量测量,将光谱仪记录的谱域干涉信号转换为随波数线性变化信号处理能有效提高位移传感精度,增大中心波长能够有效提高位移传感范围,在系统中加入短波截止滤光片则能有效抑制可见光分量对近红外光谱域条纹造成的串扰。     

自由光通信中PIN探测器光阈值特性研究

研究自由光通信中PIN探测器在1 064 nm波长下的阈值特性。为了观察PIN光电探测器的激光损伤阈值对光通信的影响,利用Nd:YAG激光器、衰减器、示波器和PIN探测器等仪器模拟无线空间光通信系统。实验以PIN探测器在1 064 nm波段为样本。通过调整衰减器的衰减系数,从而观察探测器达到强光饱和时通信波形的眼图变化,判断探测器是否能够继续通信。通过实验发现:探测器达到深度饱和时,系统通信出现脉宽展宽现象,并出现严重的码间串扰无法满足通信指标。通过实验阈值,建立空间数学模型。观察距离、束散角和辐照夹角对致盲激光器功率的影响。     

频谱分割DWDM无源光网络系统串扰实验研究

设计实现了基于宽光源频谱分割密集波分复用无源光网络(DWDM-PON)的实验系统。针对于相邻信道和非相邻信道串扰,通过串扰理论模型分析、系统实验测试得出的丢包率和光谱图比较了二者的影响;对比了理论和实验中DWDM-PON系统的串扰功率代价。结果表明:在信道间隔为0.8nm、速率为125Mbit/s的情况下,相邻信道串扰带来的光功率代价约为0.2dB;相邻信道引起的串扰远大于非相邻信道引起的串扰,非相邻信道引起的串扰影响可以忽略。     

17×17信道光谱响应平坦化的聚合物阵列波导光栅的研制

选用氟化聚芳醚FPE聚合物材料,设计并制备出了17×17信道光谱响应平坦化阵列波导光栅(AWG)波分复用器.实验测试结果表明,器件的中心波长为1550.83nm,波长间隔为0.8nm,3dB带宽约为0.476nm,插入损耗为13～15dB,串扰低于-21dB.     

17×17信道光谱响应平坦化的聚合物阵列波导光栅的研制

选用氟化聚芳醚FPE聚合物材料,设计并制备出了17×17信道光谱响应平坦化阵列波导光栅（AWG）波分复用器. 实验测试结果表明,器件的中心波长为1550.83nm,波长间隔为0.8nm, 3dB带宽约为0.476nm,插入损耗为13~15dB,串扰低于-21dB.     

17×17信道光谱响应平坦化的聚合物阵列波导光栅的研制

选用氟化聚芳醚FPE聚合物材料,设计并制备出了17×17信道光谱响应平坦化阵列波导光栅（AWG）波分复用器.实验测试结果表明,器件的中心波长为1550.83nm,波长间隔为0.8nm,3dB带宽约为0.476nm,插入损耗为13-15dB,串扰低于-21dB.     

Analysis of crosstalk penalty in dense optical chip interconnectsusing single-mode waveguides

A crosstalk model to analyze the impact of crosstalk on the system parameters is developed. The following light source scenarios are investigated: (1) weakly coherent and uncorrelated, (2) weakly coherent and correlated, and (3) strongly coherent and correlated. Using a 1-dB power penalty criterion at a bit-error-rate of 10^-15, it is shown that the crosstalk between neighboring waveguides must be smaller than -12 dB if the wavelength spacing or the linewidth of the sources is much larger than the receiver bandwidth. In the worst case, where the channels share the same monochromatic light source, the maximum crosstalk level declines to -25 dB. In a practical realization, where the sampling level is not optimized, the allowable crosstalk is reduced to -32 dB     

掺铒光纤ASE宽带光源的实验研究

掺铒光纤ASE源是一种优良的宽带光源,受到人们广泛关注.实验研究了掺铒光纤ASE宽带光源单、双程结构后向ASE输出光谱特性,当泵浦光中心波长为1480 nm时,分别考察了掺铒光纤长度、泵浦光功率对后向ASE输出平坦区间宽度和平坦度的影响.通过对两种结构下后向ASE输出光谱的分析比较发现,双程结构在L波段长波长处,尤其是1570～1620 nm波长范围,功率显著提升,从而使得ASE光谱的平坦区间宽度增大,平坦度提高.所得实验结果将为掺铒光纤ASE宽带光源的研制提供依据.     

高性能低成本的C+L波段掺铒光纤光源

为了得到一种高性能的C+L波段的宽带掺铒光纤光源,用一个980nm和一个1480nm激光二极管作为抽运源,用两个3dB宽带耦合器作为光纤反射镜,同时利用功率控制电路让光源输出光稳定,对设计的光源进行了实验和理论验证,获得了功率为168.67mW(22.27dBm)、带宽达到80.701nm(1525.112nm～1605.813nm)的C+L波段宽带光源。结果表明,开始用两个980nm和一个1480nm二极管作为抽运源,之后改为一个980nm和一个1480nm二极管作为抽运源,并没有减少光源的输出功率,也没有改变稳定性。这一结果对减少光源的成本、提高光光转换效率,具有实际价值。     

Two-function light source in a FBG multi-point sensing system

In this paper,a two-function light source is recommended. It can both amplify the light power and demodulate the wave-length signal. Its output power is 1000 times as high as traditional broadband light source(BBS) and it can demodulate the signal by scanning wavelength in 30 nm of bandwidth range in the situation of 1550 nm central wavelength. This kind of light source effectively solves the problem of light energy supply in more-point measurement of FBG and simplifies the structure of sensing measurement.     

宽带Er-Tm共掺石英光纤放大自发辐射特性分析

探索了新型Er-Tm共掺石英基质超荧光光纤光源的特性，在粒子数方程和功率传输方程的基础上对其放大自发辐射（ASE）特性进行了理论分析。在单向泵浦中，分析了泵浦功率和信号功率随光纤长度的变化特性，描述了在不同光纤长度、离子浓度及泵浦功率下信号谱的变化趋势；在双向泵浦中，讨论了泵浦功率和信号功率随光纤长度的变化特性以及信号谱相对于光纤长度和泵浦功率的稳定性。结果显示，利用Er-Tm共掺石英基质光纤可以获得稳定的100nm放大自发辐射带宽，大约是传统掺铒光纤超荧光光源带宽的两倍，但输出功率比后者低3个量级以上。     

一种可调谐的宽带喇曼波长转换器

为了提高宽带波长转换技术的响应速度，采用高非线性光子晶体光纤，设计了一种受激喇曼散射的可调谐全光宽带波长转换器。基于光纤中喇曼效应，对光子晶体光纤喇曼增益谱采取高斯曲线进行拟合，建立了喇曼波长转换器的理论模型，并进行了仿真分析，讨论了光纤长度对转换效率的影响。结果表明，在符合通信系统的条件下，实现了100nm转换带宽，波段为1487nm~1587nm，Q因子随探测光波长变化与喇曼增益谱走势相同，其波长转换质量最优处在喇曼增益系数最大处。该研究对未来光网络的波长转换器波长分配以及光纤长度的配置研究具有参考意义。     

玻璃基离子交换型宽带22 3dB耦合器研究

为满足2N光功率分配器的制作和应用的需求,对宽带集成化22 3dB耦合器进行了深入的理论和实验研究。采用3-D光束传播法,对传统的非对称X结进行了模拟改进,设计了低损耗且具有较宽工作带宽的22 3dB耦合器。采用Ag+-Na+离子交换技术在玻璃基上成功制作了非对称X结结构的宽带22 3dB耦合器。通过对1260nm~1360nm和1460nm~1600nm两个波段宽带光源的光谱测试,得到在宽带范围内小于4.0dB的插入损耗,光谱谱线相对平坦,波长依赖性较小,均匀性小于0.5dB。结果表明,采用这种非对称X结并结合离子交换工艺,可以在玻璃基上制作出宽带的22 3dB耦合器,这为进一步优化器件性能,研制成功具有应用价值的器件奠定了基础。     

宽带Er2Tm共掺石英光纤放大自发辐射特性分析

探索了新型Er2Tm共掺石英基质超荧光光纤光源的特性,在粒子数方程和功率传输方程的基础上对其放大自发辐射(ASE)特性进行了理论分析。在单向泵浦中,分析了泵浦功率和信号功率随光纤长度的变化特性,描述了在不同光纤长度、离子浓度及泵浦功率下信号谱的变化趋势;在双向泵浦中,讨论了泵浦功率和信号功率随光纤长度的变化特性以及信号谱相对于光纤长度和泵浦功率的稳定性。结果显示,利用Er2Tm共掺石英基质光纤可以获得稳定的100nm放大自发辐射带宽,大约是传统掺铒光纤超荧光光源带宽的两倍,但输出功率比后者低3个量级以上。     

双程前向包层抽运宽带Er3+/Yb3+共掺超荧光光纤光源

为了研究基于双程前向结构的宽带Er3+/Yb3+共掺双包层光纤超荧光光源,采用976nm抽运,通过优化抽运功率,研究了采用不同长度光纤时光源的输出功率、平均波长和带宽。实验结果表明,采用60cm长的Er3+/Yb3+共掺双包层光纤时,系统达到了最佳。同时获得了9.18mW的输出功率和34nm的带宽,平均波长稳定性约7.16×10-6/mW。当输出功率减少至3.78mW时,系统获得了80nm的最大带宽。     

智能型植物工厂光谱监测中的光学膜设计

介绍了一种设施农业中用于光谱监测的光学膜设计,主要利用截止滤波器的组合得到了三种设施农业用光学膜——红光膜、蓝光膜及红蓝滤光膜,红、蓝光中心波长分别在 460nm和660nm,透光带宽约50nm。红、蓝光透光波段根据植物对光谱的需求设定,在实际应用中可根据需要设定其透光的中心波长及带宽。该滤光片可用于制作设施农业及农业研究中的光谱监测单元,该光谱监测单元是将特定的光学膜片置于晶硅光伏芯片上,通过测定光伏芯片的发电量来监测光学膜片预设波段的光强度。