1 河北工程大学信息与电气工程学院， 河北 邯郸 056038
2 河北省安防信息感知与处理重点实验室， 河北 邯郸 056038
提出一种新型光纤布拉格光栅（FBG）传感网络系统，根据监测区域的优先级灵活配置传感器数目，从而提高带宽的利用效率，增加重点区域的传感器数量。由于各通道的光谱重叠程度存在差异性，实现重叠光谱的快速分类和精准解调尤为重要。基于连续小波变换 （CWT）-粒子群优化（PSO）算法实现了FBG传感网络的重叠光谱分类及解调。首先利用CWT分割光谱信号，根据重叠光谱的特征完成重叠光谱分类；然后使用PSO解调多个FBG重叠的光谱。仿真结果表明，所提方法有效降低了解调时间，且解调误差最大不超过10 pm。该研究工作为实现大容量FBG传感网络重叠光谱的快速精准解调提供了新思路。
光纤光学与光通信 光纤布拉格光栅 重叠光谱分类 连续小波变换 粒子群优化算法 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2106002
1 河北工程大学信息与电气工程学院，河北 邯郸 056038
2 河北省安防信息感知与处理重点实验室，河北 邯郸 056038
频谱碎片已成为影响弹性光网络频谱利用率的主要因素。为减少频谱碎片，有效的频谱碎片化度量必不可少。基于此，本文通过对碎片资源的产生机理以及产生概率进行详细分析，构建了时-频碎片感知模型，并提出相应频谱分配算法，为连接请求选择了碎片化程度最小的频谱。仿真结果表明，相较于对比算法，提出算法在有效降低频谱碎片率的同时，能够降低业务阻塞率，以及提高频谱利用率。
光通信 弹性光网络 频谱碎片 碎片感知 业务阻塞率 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0906003
1 河北省安防信息感知与处理重点实验室，河北 邯郸 056038
2 河北工程大学信息与电气工程学院，河北 邯郸 056038
首先设计串扰影响评估方法，动态评估相邻纤芯之间的串扰影响；然后提出空分复用弹性光网络中串扰感知的虚拟网络映射算法。在虚拟节点映射阶段，为了增强虚拟节点与虚拟链路的关联性，采用虚拟节点邻近排序方法。物理节点优先级评估方法考虑节点相邻链路的芯间串扰，达到均衡芯间串扰效果。在虚拟链路映射阶段，设计频谱区域分配方法以减小芯间串扰。仿真结果表明，当负载为100~900 Erlang时，所提算法的平均提升虚拟光网络请求接受率比LCLC-VNM算法提高了6.45%，串扰改善了32.1%，但时间复杂度略高于LCLC-VNM算法。
光纤光学 空分复用弹性光网络 虚拟网络映射 芯间串扰 频谱分区 串扰改善率
Author Affiliations
Abstract
1 School of Mathematics & Physics, Hebei University of Engineering, Handan 056038, China
2 School of Information & Electrical Engineering, Hebei University of Engineering, Handan 056038, China
A high performance optical sensor based on a double compound symmetric gratings (DCSGs) structure is designed. The reflection spectrum of the DCSG is investigated by utilizing a method that combines a theoretical model with the eigenmode information of the grating structure. The theoretical results, which are observed to agree well with those acquired by rigorous coupled-wave analysis, show that the linewidth of the reflection spectrum decreases upon the increasing distance between the grating strips. This research work will lay a foundation for studying high performance integrated optical sensors in miniature nanostructures.
compound gratings sensitivity sensor figure of merit Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021201
1 河北工程大学信息与电气工程学院, 河北 邯郸 056038
2 河北工程大学数理科学与工程学院, 河北 邯郸 056038
导模共振光栅作为一种重要的滤波单元,在光通信中有着广泛的应用。然而,普通的导模共振光栅的传输光谱为洛伦兹型,该类结构在高性能光纤通信系统中的应用受到限制。采用级联导模共振光栅可以实现平顶滤波响应,但是整个器件的体积较大,制作工艺复杂。此外,单一复合光栅结构难以直接实现窄带平顶滤波响应。提出了一种级联双层复合光栅结构以解决这一问题,利用严格耦合波算法和本征模式分析法分析了其输出光谱。仿真结果表明该滤波器的中心波长为1549.9 nm,其平顶光谱的线宽为0.5 nm。
衍射 波长滤波器 导模共振 严格耦合波分析 平顶光谱 复合光栅 光学学报
2021, 41(20): 2005001
1 河北工程大学信息与电气工程学院，河北 邯郸 056038
2 河北工程大学数理科学与工程学院，河北 邯郸 056038
基于导模共振光栅的集成光学滤波器在光纤通信中具有潜在的应用前景，然而单个导模共振光栅的输出光谱一般呈现洛伦兹线型，这会阻碍该类结构在波分复用系统中的应用。传统方法一般采用多个谐振腔级联的方式实现平顶滤波响应，然而整个结构的体积较大，制作工艺较为复杂，因此提出一种基于级联双层导模共振光栅结构，其输出光谱响应为平顶陡边型。首先建立器件的物理模型，其物理机理是将导模共振效应与法布里-珀罗谐振效应结合，然后利用物理模型分析和设计滤波器结构。研究发现该滤波器的中心波长为1550 nm，其3 dB带宽可以增加至20 nm。
光栅 波长滤波器 导模共振 法布里-珀罗谐振腔 平顶光谱 激光与光电子学进展
2021, 58(11): 1105001
1 河北工程大学数理科学与工程学院, 河北 邯郸 056038
2 河北工程大学信息与电气工程学院, 河北 邯郸 056038
基于导模共振效应的光栅传感器因具有无需荧光标记、易于集成、能实时检测等优点在生物医学传感领域得到了广泛应用。然而,该类型传感器存在品质因子和灵敏度相互制约的问题。为此提出一种凹型光栅结构,也就是在周期性光栅的每一个单元中引入凹型微结构,增强光场与检测物质的相互作用,进而提升传感器的品质因数。利用严格耦合波算法设计了器件结构,分析器件的本征模式,阐明其物理机理。仿真结果表明,该器件的品质因数可达到6562.5。本研究工作将为研制基于微纳结构的高性能集成光学传感器提供研究基础。
集成光学 集成光学传感器 品质因数 导模共振光栅 严格耦合波分析
1 河北工程大学 信息与电气工程学院, 河北 邯郸 056038
2 北京邮电大学 信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
路由、调制和频谱分配(RMSA)已成为提高弹性光网络(EONs)中频谱利用率的主要方法之一。针对RMSA的路由选择, 提出了一种基于最短距离最少节点的多跳路由、调制和频谱分配(SDLN-MHRMSA)算法。该算法通过多跳路由的光-电-光转换器将最短距离最少节点的路径划分为一定数量的子光路径, 然后在每条子光路径上根据距离自适应调制技术为业务请求进行频谱分配。理论分析和仿真结果表明: 所提出的算法相较于传统基于最短路径的RMSA算法, 在阻塞率、频谱利用率方面获得了较优的性能。
弹性光网络 最少节点 多跳路由 阻塞率 频谱资源利用率 elastic optical networks least nodes multi-hop routing blocking probability spectrum resource utilization
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information & Electrical Engineering, Hebei University of Engineering, Handan 056038, China
2 School of Mathematics & Physics, Hebei University of Engineering, Handan 056038, China
3 State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
We present a perfect graphene absorber with a compound waveguide grating at the near-infrared. The analytical approach is mainly based on the coupled leaky mode theory, which turns the design of the absorber to finding out the required leaky modes supported by the grating structure. Perfect absorption occurs only when the radiative loss of the leaky mode matches the intrinsic absorption loss, which is also named the critical coupling condition. Furthermore, we also demonstrate that the critical coupling of the system can be robustly controlled, and the perfect absorption wavelength can be easily tuned by adjusting the parameters of the compound waveguide grating.
050.6624 Subwavelength structures 140.4780 Optical resonators Chinese Optics Letters
2019, 17(1): 010501
Author Affiliations
Abstract
1 The School of Information & Electrical Engineering, Hebei University of Engineering, Handan 056038, China
2 The School of Mathematics & Physics, Hebei University of Engineering, Handan 056038, China
3 College of Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China
An optical sensor is designed to support the Fano effect based on a compound resonant waveguide grating (CRWG). The transmission spectra of the CRWG are investigated by utilizing a theoretical method that combines the temporal coupled mode theory with the eigenmode information of the grating structure. The theoretical results, which are observed to agree closely with those acquired by rigorous coupled-wave analysis, show that the linewidth of the transmission spectrum decreases upon increasing the distance between the grating strips, and the central resonance frequency decreases as the refractive index of the analyte increases. Here, the proposed CRWG structures will find potential uses in optical sensing.
050.6624 Subwavelength structures 130.6010 Sensors Chinese Optics Letters
2017, 15(3): 030502
