1 华能陇东能源有限责任公司，甘肃 庆阳 744500
2 西安热工研究院有限公司，西安 710000
3 西北电力设计院，西安 710000
【目的】由于数据中心网络的高速发展，对高速率、大容量数据中心光传输系统的性能研究也极为迫切，单载波400或600 Gbit/s传输将逐渐成为下一代通信网络主流的传输速率，当前人们对400 Gbit/s传输系统在数据中心网络中应用的研究较为广泛，而对600 Gbit/s传输系统的详细研究较少。
【方法】为了满足数据中心通信容量日益增长的需求，文章基于单载波600 Gbit/s速率下一代数据中心弹性光网络（EON）传输系统，对影响传输系统的传输距离和频谱利用效率问题进行了详细的理论分析和实验研究。
【结果】分析表明，单载波最大入纤光功率决定传输系统的最大传输距离，而传输系统的频谱利用效率与传输通道带宽有关，同时对单载波600 Gbit/s EON传输系统进行实验研究，实验通过对比不同入纤光功率与系统Q因子和纠前误码率的关系，以及不同通道数3 dB通道滤波带宽与系统Q因子的关系，证实系统传输距离和频谱利用效率分别与最佳入纤光功率和滤波带宽有关，并且实验表明，600 Gbit/s传输系统最佳单波入纤光功率和最佳滤波带宽分别为＋4 dBm和77 GHz，此时系统传输距离最远，频谱利用效率最高。并且在此实验数据下实现了600 Gbit/s传输系统48 h无误码长期稳定运行，这说明该入纤光功率和带宽可有效延长和提高600 Gbit/s通信系统的传输距离和频谱利用率。
【结论】对于600 Gbit/s速率EON传输系统存在一个最佳入纤功率和滤波带宽，使得系统在不引起明显光纤非线性代价和通道串扰情况下传输距离最远，带宽利用率最大，文章提出的600 Gbit/s传输系统最佳入纤光功率和滤波带宽对600 Gbit/s传输系统的工程建设具有非常有意义的参考作用。
高速通信 入纤功率 弹性光网络 频谱效率 high-speed communication incident power EON spectral efficiency 光通信研究
2024, 50(1): 22004101
1 新疆大学 电气工程学院，乌鲁木齐 830047
2 新疆极端环境电子学重点实验室，中国科学院 新疆理化技术研究所，乌鲁木齐 830011
3 中国科学院 近代物理研究所，兰州 730000
4 西安交通大学 核科学与技术学院，西安 710049
PREF装置是中国科学院新疆理化技术研究所与近代物理研究所联合设计建造的10～60 MeV质子同步加速器，属于国内唯一的位移损伤效应模拟试验专用装置。针对该装置的扫描磁铁电源输出电流频率200 Hz、跟踪误差小于≤±5×10−3的技术要求，采用三组H桥串联拓扑方案，通过移相控制，基于脉宽调制实现技术要求。经仿真与测试结果表明：电源能够输出峰-峰值为±420 A，幅值与频率均连续可调的高精度三角波电流，满足工程应用要求。
扫描磁铁电源 跟踪误差 三组H桥串联 移相控制 脉宽调制 scanning magnet power supply tracking error three stage H-bridge series phase shift control pulse width modulation 强激光与粒子束
2024, 36(3): 034002
1 西南技术物理研究所，四川 成都 610041
2 激光雷达与器件技术四川省国防科技重点实验室，四川 成都 610041
3 中国民用航空飞行学院 理学院，四川 广汉 618307
相干激光测风雷达具有体积小、探测效率高、信噪比强等特点，在气象、航空保障以及风电等行业得到了广泛的应用，但是目前雷达数据产品大多是利用回波多普勒频移信息反演的风场数据产品，未对雷达回波信号强度信息进行数据挖掘。针对当前相干激光测风雷达数据产品开发不足的问题，介绍了一种新型基于相干探测的激光雷达数据产品生成技术，该技术在探测风场的同时，实现云高、消光系数及能见度等多种气象要素数据产品的生成。首先，通过分析回波信号特性，推导出雷达回波信号功率的计算方法，获取探测范围内各距离位置的回波信号强度信息。在此基础上，利用阈值法和微分零叉法反演出云底高度，同时采用改进型Klett算法实现大气消光系数的反演，继而实现能见度的测量。最后，与气象站能见度仪、激光云高仪以及532 nm气溶胶激光雷达进行数据对比验证试验，试验数据结果显示：云高对比精度可达5.0%，能见度对比精度可达12.2%，消光系数对比有较好的一致性，并可长期在多种气象环境下连续测量。
激光雷达 气象探测 相干探测 消光系数 能见度 云高 lidar meteorological detection coherent detection extinction coefficient visibility cloud height 红外与激光工程
2023, 52(11): 20230138
为解决光谱反演法确定透明固体光学常数的一些问题，如存在反演误差、计算耗时等。本文基于传统的双厚度透射率模型，建立了厚度满足整数比的两个光谱透射率方程。通过代数运算获得了与消光系数有关的多项式方程，求解并选择大于 0小于 1的实数根来计算消光系数；然后求解关于界面反射率的一元二次方程，选择大于 0小于 1的根来计算折射率。在确定光学常数的过程中，新方法没有反演误差、迭代计算耗时及多值问题。作为应用示例，利用已知文献中的双厚度透射率实验数据计算了 CaF2和 Si的光学常数，并和文献的结果进行了比较。结果表明，新方法优于传统的光谱反演法，新方法为透明固体光学常数的高精度确定提供了新选择。
光学常数 折射率 消光系数 衰减系数 双厚度透射率模型 多项式求根 optical constants, refractive index, extinction co
1 西南技术物理研究所，四川 成都 610046
2 长春理工大学 物理学院，吉林 长春 130022
3 鹏城实验室 数学与理论部，广东 深圳 518000
采用半导体可饱和吸收镜的锁模光纤激光器是构建皮秒脉冲光纤放大器的热门候选种子光源之一。本文利用非线性薛定谔方程从理论上分析了单模传输光纤和单模增益光纤的模场半径、增益光纤的光纤长度、光纤布拉格光栅的反射率、半导体可饱和吸收镜的调制深度、非饱和损耗和饱和通量对输出脉冲特性的影响。对输出激光的脉冲和光谱特性也进行了理论研究。根据仿真结果，搭建了基于非保偏线型腔和SESAM的掺镱锁模光纤激光器系统。在没有任何腔内色散补偿和外部偏振控制的情况下，获得了中心波长为1.06 μm、脉冲宽度小于12.51 ps、光谱宽度为0.32 nm、重复频率为37 MHz、输出功率为2 mW的稳定锁模脉冲激光输出。在我们的实验中，激光脉冲的光谱边缘平滑，光谱分布非常接近高斯线型。最后，通过系统的仿真，近红外锁模光纤激光器的整体结构得到了优化。本文介绍的锁模光纤激光器具有紧凑的非保偏光纤结构、精简的腔内配置和较少的元器件、高质量的输出脉冲相关特性，有望为下一代皮秒脉冲光纤激光器提供性能优异的实用化种子光源。
非保偏光纤 高斯线型光谱 锁模光纤激光器 结构优化 non polarization maintaining fiber Gaussian linear spectrum mode-locked fiber laser structural optimization
为解决光谱反演法确定物质光学常数的一些问题, 基于传统的双厚度透射率模型, 建立厚度分别为 L和 2L的光谱透射率方程, 通过代数运算获得与衰减系数有关的八次多项式方程, 求解并选择其大于 0小于 1的实数根来计算衰减系数和消光系数; 再求解关于界面反射率的一元二次方程, 选择其大于 0小于 1的根来计算折射率。在确定光学常数的过程中, 新方法没有反演误差和迭代计算耗时问题。利用已知文献中庚烷的光学常数验证新方法的可靠性, 并分析了双厚度不满足 2倍关系时对计算结果的影响, 结论是第二厚度 2L的相对误差不超过 1%时, 消光系数的计算误差不超过 2.03%, 不考虑 3个强吸收点时, 折射率的计算误差不超过 1%。
光学常数 折射率 消光系数 衰减系数 双厚度透射率模型 optical constants refractive index extinction coefficient attenuation coefficient double thickness transmittance model
为优化水泥基复合材料的电学性能, 以碳纤维(CF)和钢纤维(SF)为导电材料, 通过抗压强度试验、交流阻抗测试、扫描电镜测试和升温试验, 研究了碳纤维和钢纤维的体积掺量对水泥基复合材料抗压强度和电学性能的影响。结果表明, 碳纤维-钢纤维水泥基复合材料的抗压强度随碳纤维掺量增大呈先增大后减小的趋势。碳纤维、钢纤维的渗滤阈值分别为0.35%和0.6%(均为体积分数), 复掺碳纤维和钢纤维使水泥基复合材料的导电性能大幅增强, 产生了明显的正向混杂效应, 碳纤维和钢纤维体积掺量达到渗滤阈值后, 继续增大纤维掺量对导电性能的提升作用不大。用ZSimp Win软件拟合得到等效电路各电路元件数值, 并结合SEM照片分析了导电机制。碳纤维-钢纤维水泥基复合材料具有良好的电热性能, 当输入功率为7.9 W, 通电30 min、60 min、90 min后, 其平均温度可达到33 ℃、43 ℃、50 ℃, 通过曲线拟合得到了温度随时间变化的回归方程。
水泥基复合材料 碳纤维 钢纤维 交流阻抗谱 导电性能 微观结构 电热性能 cement matrix composite carbon fiber steel fiber AC impedance spectrum electrical conductivity microstructure electrothermal performance
为了研究手征超表面在中红外波段的非对称传输特性, 设计了一种基于 L型结构的手征超表面单元。利用 CST电磁软件进行仿真分析, 结果表明在 68.92～88.68 THz范围内非对称传输参数大于 0.8, 在 73.25 THz处非对称传输参数达到极值为 0.88, 由此可知该结构在中红外波段具有良好的非对称传输特性; 通过分析表面电流分布和透射场相位分布, 阐明了该手征超表面的极化选择性反射和交叉极化透射机理; 对单元结构手征强弱和非对称传输特性的关系进行了讨论, 并研究了介质层、金属层的厚度以及电磁波入射角度对非对称传输特性的影响。
非对称传输 手征超表面 线偏振 中红外 asymmetric transmission, chiral hypersurface, line
Author Affiliations
Abstract
1 Hunan Key Laboratory for Super-microstructure and Ultrafast Process, School of Physics and Electronics, Central South University, Changsha 410083, China
2 e-mail: junhe@csu.edu.cn
3 e-mail: wyw1988@csu.edu.cn
The reorientation of 2D materials caused by nonlocal electron coherence is the formation mechanism of 2D material spatial self-phase modulation under laser irradiation, which is widely known as the “wind-chime” model. Here, we present a method that provides strong evidence for the reorientation of 2D-material-induced spatial self-phase modulation. The traditional “wind-chime” model was modified by taking into account the attenuation, i.e., damping of the incident light beam in the direction of the optical path. Accordingly, we can extract the nonlinear refractive index of a single nanosheet, instead of simply obtaining the index from an equivalent film that was constructed by all nanosheets. Our approach introduces a universal and accurate method to extract intrinsic nonlinear optical parameters from 2D material systems.
Photonics Research
2020, 8(11): 11001725
1 Chengdu Southwest Institute of Technical Physics, Chengdu60225, China
2 College of Atmospheric Science, Chengdu University of Information Technology, Plateau Atmosphere and Environment Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu6105, China
介绍了低空风切变识别的研究情况，提出了一种基于激光测风雷达的机场低空风切变识别算法，针对性设计了重点监测区域和告警方式；并于2016年春季和2018年春夏季，在气候、地形复杂度不同的多个机场进行低空风切变监测试验，通过分别与国外某型激光测风雷达以及同时段航空器报告结果做对比，评估本文算法的切变识别能力。试验结果表明，本文算法可以有效监测到激光测风雷达探测范围内的低空风切变，命中率可达88%以上。
低空风切变 激光测风雷达 航空安全 low-level wind shear laser wind radar civil aviation safety
