光纤与表面等离激元波导的互联研究

利用在金膜上设计的4个直线排列的弧形二维光栅结构, 在实验上实现光纤与表面等离激元的四路光互联。当光纤照射到不同的弧形光栅上时, 将产生表面等离激元, 并被聚焦耦合到不同的波导中, 从而实现具有恒等、蝶形和全混洗3种方式的四路光纤与表面等离激元波导的光互联。在理论上, 利用惠更斯?菲涅尔原理进行数值模拟, 计算聚焦点附近的场强分布, 理论与实验结果符合得很好。     

A 2 Gb/s optical receiver with monolithically integrated MSM photodetector in standard CMOS process

A monolithically standard complementary-metal-oxide-semiconductor (CMOS) optical receiver with a metal-semiconductor-metal (MSM) photodetector is presented in this paper.An active-feedback transimpedance amplifier (TIA) with negative Miller capacitance is used to increase the bandwidth of the receiver.The MSM photodetector with high responsivity provides higher sensitivity for the optical receiver.The optical receiver implemented in chartered 0.35 μm process achieves a 1.7 GHz bandwidth due to the low capacitance of the MSM photodetector.2 Gb/s optical data are successfully transmitted with a bit-error rate of 10-9 at an optical power of-15 dBm.The power consumption of the receiver is 94 mW under a single 3.3 V supply.     

多层曲面仿生复眼成像系统的设计

针对单层曲面仿生复眼的子眼数目多, 难以加工以及所能达到的视场角较小的问题, 提出一种多层曲面仿生复眼结构。经过计算与分析得到, 当边缘子眼与中心子眼的光轴夹角为66.8°, 子眼的视场角为74.5°时, 利用7个子眼通道可实现仿生复眼系统180°范围内无盲区的成像, 减少了多个子眼复杂的加工过程。对单个子眼通道进行优化设计, 使其成像质量满足使用要求。实验表明, 该多层曲面仿生复眼结构能实现180°视场的成像, 且无成像盲区。     

基于矩形谐振腔MIM波导结构的表面等离子体带阻滤波器

采用二维时域有限差分法(FDTD)设计并验证了一种新型的基于金属-介质-金属(metal-insulator-metal,MIM)多矩形谐振腔结构的表面等离子体带阻滤波器.该结构由一波导通道和一列平行排列于波导上方的矩形谐振腔组成.当矩形腔的长度对某一波长满足法布里-珀罗(F-P)谐振条件时,该波长的表面等离子体(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)将进入腔内并发生耦合共振而被限制在其内,起到滤波的效果.通过调整谐振腔的长度和数量,可以方便地滤掉一个或多个不同波长的光波.与其他结构SPPs滤波器相比,此结构更具有简洁、滤过的波长更窄、更小的能量损耗等优点,该种滤波器可以应用于高集成电路等光学设备.     

一种多孔径接收器的设计及其可见光通信系统

为了研究接收元件方向性和接收器对可见光通信的影响,并解决当前接收器信道增益弱的问题,设计一种基于多孔径接收器的多输入多输出室内可见光通信(visible light communication,VLC)系统.通过光发射器与接收器的关系,提出多孔径接收器,改善信道矩阵条件.该接收器包含8个接收元件,每个接收元件由一个裸片...     

微波SCM光纤传输系统中接收机前端的研制

理论分析并计算了微波副载波复用（ＳＣＭ）光纤传输系统的光接收机前端的接收灵敏度和噪声特性，证明了采用谐振电感的方法可使先接收机达到接近于由ＰＩＮ的量子散粒噪声所限制的极限灵敏度；对于串联谐振型接收机前端，不仅能提高高频段的信噪比，同时又不牺牲低频段的信噪比。初步研制出了低噪声宽带接收机前端，经实测获得了与理论分析基本一致的实验结果。     

含有塑料双层衍射元件的微光夜视折衍混合物镜

为满足微光夜视光学系统的轻小化要求,利用塑料双层衍射元件研制了一款折衍混合微光夜视物镜系统．系统在整个设计波段任意波长的衍射效率均大于90％,有效地提高了光能利用率和成像对比度．系统的视场角为32°,有效焦距为32mm,直径为26mm,长度为49mm,重量为28g;调制传递函数（MTF）在35lp／mm时,边缘视场达到0．4以上,中心视场达到0．7;满足超二代微光探测器的成像要求．同时给出了双层衍射元件的二元面特征曲线,当每周期刻蚀8个台阶时,最小特征尺寸为15．63μm,易于塑料光学元件的挤压成型．     

Optical wireless network in home area based on white LED lights

A new optical wireless network based on white LED lights in home area is proposed.It is a duplex channel communication system utilizing signal emitters of white LED lights in the downlink and infrared devices in the uplink.Strategies for the system construction are given.Performance for users' mobile access of different kinds of optical concentrators is investigated.Indoor channel bandwidth is analyzed considering white LED light distribution,wall reflection,and receivers field of view (FOV).Various modulation methods are discussed.A demo point-to-point system for surfing the net is constructed using a new line code of 4B6B which is developed to stabilize the optical output,and a peak data rate of 1 Mbps is achieved.This system is built into the lighting infrastructure,therefore decreasing the cost and offering a solution for wireless access in places which are sensitive to radio frequency like hospitals.     

基于光线追迹非同轴激光雷达重叠因子影响因素的分析研究

重叠因子是影响激光雷达系统探测近距离大气的一个关键因素,对其进行精确计算有利于获得更准确的探测结果. 为此,提出了一种通过光线追迹获得非同轴激光雷达系统重叠因子的仿真方法. 该方法利用ZEMAX分别对载入真实机械结构的发射系统和望远镜接收系统进行光线追迹,确定出同一距离处激光强度分布和望远镜的视场函数分布,通过计算重叠区域被望远镜视场函数加权后的激光强度占激光总强度的比例,可得到该距离处的重叠因子,最后通过不同距离处的重叠因子拟合出完整的重叠因子廓线. 此外,利用此方法对一套激光雷达系统进行了几何因子廓线仿真,并分析了系统轴间距、光轴失调角度、激光发散角、望远镜视场角以及次镜机械遮挡对系统重叠因子廓线的影响. 仿真结果表明当激光光轴偏离望远镜光轴的角度等于望远镜视场角和激光发散角差值的1/2时,远场的重叠因子不能达到1,这对激光雷达系统的设计和安装提出了更高的要求.      

Equivalent noise models in fiber optical communication systems

An equivalent noise model of optical receiver amplifiers as shown in Fig. 1 has been given in many fiber optical communication literatures. It is proved in this paper that this equivalent noise model is neither equivalent to the original one nor measurable. The main reason is that the position of the input impedance in this noise model is not the same with its in the typical noise model, but the sameS _vn,S _in with the typical noise model are used. So the equivalent noise model above is wrong and is not fit to be taken into application. Supported by National Education Board Fang Zhihao: born in May 1941, Professor     

高速光纤通信测量技术的发展趋势

 光纤通信单信道速率持续向100 Gbit/s甚至更高发展,对测量仪器的带宽提出了更高的要求。由于电子瓶颈的限制,传统的电示波器极限带宽在70～90 GHz。目前能够测量100 Gbit/s光通信信号的电示波器技术难度和成本越来越高。为了突破电子瓶颈的限制,需要采用新的采样机理对超高速光通信信号或超宽带光信号进行测量。介绍了光域采样的基本原理和相应的光采样示波器及光采样示波器研发的进展。随着信道速率的不断提高,光纤链路的物理损伤对信号的影响越来越显著,如何监测光纤链路的物理损伤成为超高速光通信网需要解决的问题。基于对光物理层损伤的研究,提出了采用分数阶傅里叶变换测量光纤链路色散和非线性效应的方法,并对高速光纤通信链路的测量技术发展作了展望。     

单纤彩电双向传输中的一些问题

本文分析了单根光纤彩电信号双向传输系统的特点,导出彩电信号模拟传输时的有关公式,讨论了系统实施的条件,指出了拓宽应用范围的方向。     

基于半导体光放大器的光学向量矩阵乘法器的实现方法

提出了一种基于半导体光放大器(SOA)的光学向量矩阵乘法器(OVMM)的实现方法。与传统的向量矩阵乘法器相比,本文方法采用的是非空间光的实现方案,且SOA的增益补偿作用可对计算所得的光功率进行校正,从而提高计算精度。对提出的方法进行了1×2向量与2×2矩阵乘法运算的实验验证,结果表明可以实现向量矩阵乘法器的运算功能。利用SOA的大范围增益可调特性,可有效提高信号动态范围,利于多路信号间均匀性的改善,且易于集成。     

Hacking the optical diffraction limit: Review on recent developments of fluorescence nanoscopy

Subject to the diffraction limit, the resolution of conventional optical microscopy is constrained to about 200 and 500 nm in the lateral and axial planes, respectively. The advantage of optical microscopy in the life sciences over electronic microscopy, especially fluorescence microscopy, drives scientists to develop novel "hacks" to reach nanoscale resolutions by optical means. In this review, three aspects of the techniques are discussed: (1) lateral super-resolution; (2) axial super-resolution; (3) super-resolution in three dimensions. The principles of how the methods achieve the cross-barrier resolution are discussed, and recent advances in current techniques are described. With these methods, the use of fluorescence microscopy is growing quickly toward a new era: fluorescence nanoscopy that will reveal 2 orders of magnitude more information on cellular structure and dynamics.     

啁啾高斯光脉冲和群速度色散对带前置放大器光接收机灵敏度的影响研究

研究了啁啾高斯光脉冲信号对带前置放大器光接收机灵敏度的影响,以及群速度色散对光接收机灵敏度恶化量的影响.发现适当选取高斯光脉冲信号的占空比、啁啾分量、光接收机均衡滤波器输出的升余弦频谱波形滚降因子的值可以提高光接收机灵敏度;群速度色散存在时光脉冲的宽度并非越小越好.结果对实际光接收机的分析和设计有一定指导意义.     

SOA在OCDMA网络中的应用

综述了半导体光放大器(SOA)在光码分多址(OCDMA)系统中消除多址接入干扰(MAI)噪声、控制全光分组数据路由的两类应用,阐述了这些方案的原理和特点,并展望了未来SOA在OCDMA网络中的应用.     

新型防爆光纤液位检测系统的研制

设计了一种新型本安防爆光纤传感器，测量易燃易爆液体贮罐液面高度，从而确定不同时刻的液体贮存量，光纤感应采集传输液位高度和变化方向信号，经光电转换、信号放大、CPLD数据处理后，将信号输入到计算机进行计算管理，显示并打印出易燃易爆液体输出或输入和库存量，这种系统特别适用于石油化工等领域的液位检测。     

外磁场对THz波段超导表面等离激元的影响

根据超导二流体模型,研究了在THz波段超导材料铌表面存在的表面等离激元的色散曲线和特征长度随外磁场的变化关系,分析了外磁场对表面等离激元激发条件的影响.结果表明:外磁场强度增大时,色散曲线偏离光锥线程度将增大,表面等离激元传播距离、归一化波长及其在介质内的穿透深度将变小,而在超导材料内的穿透深度将增大,且色散曲线和特征长度随磁场的变化程度还与频率有关.同时,共振角度对外磁场变化不敏感,但共振频率将随外磁场强度增大而红移.该结果可为超导波导器件设计提供一定的参考.     

超导材料的超快光谱研究

电子、晶格、自旋和轨道微观自由度对超导材料的宏观特性起到至关重要的作用.在超导体系中,特别是非常规超导材料,这些自由度衍生出具有不同能量尺度的玻色激发和有序态.前者如声子、磁振子、电荷密度波、自旋密度波、自旋涨落、向列涨落等;后者如超导态、赝能隙态、向列相、反铁磁/铁磁等.前者与后者的形成密切相关.尤其是,不同的玻色激发在频域内纠缠在一起彼此相互作用,同时又与电子(或准粒子)耦合,构建出复杂而又丰富的平衡态和非平衡态物理过程.超快光谱技术的独特性在于具有宽能量范围和高时间分辨率的特点,利用光(电磁波)与超导材料相互作用中的线性和非线性响应,可以共振或非共振地探测与调控这类材料中的准平衡或非平衡态动力学属性.因为桌面超快光谱系统功能全面且具有很大的灵活性,它不仅被应用于超导体系,而且被广泛应用于其他各种无机和有机材料.由于非平衡态理论,特别是与关联电子体系相关的,目前还处在快速发展的阶段,所以本综述主要介绍了常用的桌面超快光谱技术和目前被广泛使用的相关分析理论,聚焦于讨论超导材料中超快光谱实验数据涌现出来的一些普适性趋势及进展.所涉及的超导材料包含了常规超导体、铜氧化物超导体、铁基超导体和重费米子超导体.     

光纤拉曼放大器双瑞利散射噪声特性分析

分析了光纤拉曼放大器（FRA）双瑞利散射（DRS）噪声特性;给出了噪声在拉曼光纤中的传输模型,基于噪声功率分析,得到了信号瑞利散射噪声功率之比和功率代价的表达式,信号的DRS和原信号一起到达接收机,导致交调,使接收机的灵敏度降低。