华中光电技术研究所 — 武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
光栅外腔半导体激光器在冷原子精密操控等领域具有重要的应用价值。根据87Rb冷原子干涉仪干涉过程的应用需求, 利用光学锁相环技术, 重点开展了自制体布拉格光栅100 kHz外腔种子源的调谐和拍频锁频特性实验研究。进行了电流和温度调谐实验, 种子源输出激光频率的电流调谐系数和温度调谐系数分别为400 MHz/mA和16 GHz/℃; 实现了自制种子源激光频率的拍频锁定, 锁定后种子源的激光频率变化小于500 kHz(峰峰值, 10 s), 12 h功率稳定性优于0.1%(rms), 可满足87Rb冷原子干涉仪各物理过程, 特别是干涉过程的应用需求。
窄线宽激光器 冷原子 外腔激光器 体布拉格光栅 拍频 narrow-linewidth lasers cold atoms external cavity lasers volume Bragg grating frequency-beat
针对传统经验公式对高性能混凝土强度预测时存在偏差大、效率低等问题, 本文提出一种基于Stacking模型融合的高性能混凝土强度预测方法。首先, 通过数据清洗和归一化对1 030组高性能混凝土抗压强度试验数据进行预处理, 剔除异常数据及消除数据间量纲影响; 其次, 基于极端梯度提算法(XGBoost)、类别优先梯度提升算法、多层感知器和随机森林(RF)4种算法开展超参数优化、模型训练和评估, 采用决定系数、均方根误差和平均绝对误差对比分析4种基学习器对强度预测的整体效果, 在此基础上构建基于Stacking集成学习融合多种机器学习算法的高性能混凝土强度预测模型; 最后, 采用103组新的高性能数据集对模型进行验证, 并开展可解释分析。结果表明: 与其他基学习器的组合相比, XGBoost和RF融合模型的预测精度和性能均明显提高, 泛化性能较好, 且可解释分析显示最重要的输入特征变量是龄期和水泥, 说明模型内在的预测逻辑与工程实践的经验较吻合, 具有较高的合理性与可靠度。研究结果为进一步提高高性能混凝土强度的预测精度提供参考。
混凝土 强度预测模型 集成学习 stacking算法 XGBoost算法 RF算法 concrete strength prediction model ensemble learning stacking algorithm XGBoost algorithm RF algorithm
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices, School of Optoelectronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
2 College of Electrical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China
3 e-mail: wangds@uestc.edu.cn
4 e-mail: hanz@scu.edu.cn
We report a watt-level passively -switched 2.8 μm mid-infrared multi-mode fiber laser by employing multi-layered two-dimensional MXene- as the saturable absorber (SA). The MXene- is fabricated by selectively etching aluminum layers in . The non-saturable loss, modulation depth, and saturable intensity of the SA at 2866 nm were measured to be 25.0%, 33.2%, and , respectively. The maximum average output power of the -switched fiber laser reached 1.09 W at 28.23% slope efficiency. The pulse repetition rate, shortest pulse width, pulse peak power, and single-pulse energy were 78.12 kHz, 1.04 μs, 13.4 W, and 13.93 μJ, respectively. This is the first demonstration of watt-level pulse generation in a mid-infrared fiber laser using low dimensional materials, to the best of our knowledge. These results indicate that the is a reliable and superior broadband SA for high power mid-infrared pulsed laser generation.
Photonics Research
2020, 8(6): 06000972
浙江大学 信息与电子工程学院, 杭州 310027
提出了一种基于中频相位锁定技术提升宽带调谐光电振荡器长期稳定性的方法.该方法通过外部可调本振源对光电振荡器射频信号进行下变频操作, 产生中频信号, 该中频信号与光电振荡器的起振频率无关.将该中频信号锁相在稳定的参考源上, 能够提升宽带调谐光电振荡器的长期稳定性, 同时分析了锁相环对光电振荡器相位噪声性能的影响.实验结果显示, 光电振荡器的频率调谐范围可达5~15 GHz, 10 kHz频偏处的相位噪声为－121.2 dBc/Hz, 频率稳定性达到6.9×10－11/103 s, 表明该方法能够显著提升宽带调谐光电振荡器的稳定性.
微波光子学 光电振荡器 锁相环 稳定性 相位噪声 Microwave photonics Optoelectronic oscillator Phase-locked loop Stability Phase noise 光子学报
2018, 47(11): 1123001
浙江大学 信息与电子工程学院, 杭州 310027
微波频率测量是电子侦察中的重要内容, 随着雷达电子战的发展, 微波工作频率不断攀升, 电域的测频方案由于测量带宽的限制, 无法满足电子侦察的发展需求。利用微波光子技术实现频率测量的系统具有瞬时带宽大、低损耗、抗电磁干扰等特点, 能克服电子领域在微波频率测量中所面临的瓶颈问题。根据目前基于光子学的微波信号频率测量方案, 从瞬时频率测量、光子辅助微波信道化、多频测量、基于光子模数转换技术、光子压缩感知技术5种不同类型的测频原理展开了介绍和分析, 并对基于集成光学的微波信号频率测量技术进行了探讨。在微波信号频率测量技术的发展中, 基于光子学的测量方法具有广阔的应用前景。
光电子学 微波频率测量 光电信号处理 电子侦察 optoelectronics microwave frequency measurement optical and electronic signal processing electronic reconnaissance
浙江大学 信息与电子工程学院, 杭州 310027
为了提升光载射频传输链路的链路增益以及传输距离, 采用了L波段的超长分布式2阶喇曼放大器结构对光信号进行放大。从理论上对分布式2阶喇曼放大器以及光载射频传输链路的原理进行了解释, 利用信号光、1阶抽运光、2阶抽运光以及噪声之间的耦合方程组分析了它们之间的关系, 并且得到了基于超长分布式2阶喇曼放大器的光载射频传输系统的1阶射频信号增益。通过数值仿真以及系统实验得到了抽运功率大小对超长分布式2阶喇曼放大器的开关增益的影响、光载射频传输系统在0GHz~7GHz范围内的频率响应及其射频增益以及该光载射频传输链路在应用超长分布式2阶喇曼放大器后的相位噪声情况。结果表明, 光载射频传输在超长分布式2阶喇曼放大器的作用下获得了28.1dB的链路增益, 在距离为80.94km的光链路上实现了近似无损传输, 射频信号开关增益与射频信号频率无关。该研究在光载射频链路的长距离传输中有重要的应用价值。
光纤放大器 光载射频传输 超长分布式2阶喇曼放大器 光纤色散 相位噪声 fiber amplifier radio-over-fiber transmission ultra-long distributed 2-order Raman amplifier fiber dispersion phase noise
提出了一种基于自相位锁定技术提升光电振荡器稳定性的方法.通过监测光电振荡器环路中自身相位的变化来反馈控制光可调延迟线, 提升光电振荡器输出频率稳定性.采用噪声模型进行了理论分析, 并进行了实验验证.结果表明, 带有反馈控制回路的自相位锁定光电振荡器在4 000 s内的频率漂移量小于0.9 ppm, 其稳定性较自由运行的光电振荡器有了大幅度的提升.
光电振荡器 自相位锁定 稳定性 相位噪声 反馈控制 Optoelectronic oscillator Self-phase-locked Stability Phase noise Feedback control
浙江大学 信息与电子工程学院, 杭州 310027
分析比较了基于锁相环技术和基于注入锁定技术的两种光电振荡器的特性, 推导了两种光电振荡器的噪声传递函数, 并进行了实验验证, 得出了这两种技术应用于光电振荡器的相似性和各自的优缺点.由于光纤对温度的高敏感性, 采用这两种技术的光电振荡器都存在着易失锁的问题.为解决这一问题, 分别分析了两种光电振荡器输出信号与参考信号间的相位关系, 基于此关系设计了锁定状态监测和反馈系统, 并实验验证了系统的有效性.
光电振荡器 锁相环 注入锁定 相位噪声 失锁 Optoelectronic oscillator Phase-locked loop Injection locked Phase noise Losing lock
Author Affiliations
Abstract
College of Information Science & Electronic Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
Electromagnetic vortices, which describe the orbital angular momentum (OAM) carrying waves with a helical phase front, have recently attracted much interest in a radio frequency domain due to their potential applications in many diverse areas. In an OAM-based scenario, the antenna for OAM mode multiplexing/demultiplexing plays an essential role in controlling the overall system performance. In this paper, we demonstrated theoretically and experimentally an easily realized OAM antenna based on the traveling-wave circular loop structure for efficiently multiplexing/demultiplexing multiple OAM modes; in addition, its general propagation characteristics including the polarization, divergence, and radiation pattern are mathematically analyzed. Schemes for antenna size reduction and various radiation pattern manipulations have also been discussed to realize a more flexible and compact system.
Optical vortices Optical vortices Wave-front sensing Wave-front sensing Electromagnetic optics Electromagnetic optics Microwaves Microwaves Photonics Research
2016, 4(5): 050000B9
为了保证光子辅助压缩感知系统在获取宽带信号的过程中，测量矩阵保持零均值，采用基于马赫-曾德尔调制器的并行结构,以实现待处理信号与零均值随机序列的混频；同时采用数字域后补偿的方式，改善了强度调制器非线性对系统恢复效果的负面影响，在一定范围内提升了系统的恢复效果。结果表明，改进后的光子辅助压缩感知结构在获取宽带射频稀疏信号时，具有更好的恢复效果。
光电子学 压缩感知 随机解调 光混频 调制器非线性 optoelectronics compressive sensing random demodulation optical mixing modulator nonlinearity
