Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of EMW Information (MoE), Fudan University, Shanghai 200433, China
2 Department of Communication Science and Engineering, Shanghai ERC of LEO Satellite Communication and Applications, Shanghai CIC of LEO Satellite Communication Technology, Fudan University, Shanghai 200433, China
3 Department of Electronic Engineering, Jinan University, Guangzhou 510632, China
4 School of Information and Electronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
Increasing bandwidth requirements have posed significant challenges for traditional access networks. It is difficult for intensity modulation/direct detection to meet the power budget and flexibility requirements of the next-generation passive optical network (PON) at 100G and beyond considering the new requirements. This is driving researchers to develop novel optical access technologies. Low-cost, wide-coverage, and high-flexibility coherent PON is emerging as a strong contender in the competition. In this article, we will review technologies that reduce the complexity of coherent PON (CPON), enabling it to meet the commercial requirements. Also, advanced algorithms and architectures that can enhance system coverage and flexibility are also discussed.
access network coherent optics flexible data rate low complexity wide dynamic range Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 040604
1 太原科技大学应用科学学院，山西 太原 030024
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室，安徽 合肥 230031
基于Collins公式推导了扭曲椭圆高斯谢尔模光束在经过高斯吸收型障碍物后传输的场分布解析表达式，得到了一种有效增强光束自修复能力的基础扭曲光束模型，分析了光源各参数对光束自修复特性的影响，揭示了光束强度、相干度和轨道角动量通量密度在被障碍物部分遮挡后传输的规律以及三者之间的内在联系，解释了扭曲光束自修复特性的内在原理。研究表明，适当减小相干长度和扭曲因子可以在保留扭曲光束特性的同时增强光束的自修复能力。该研究结论有助于优化部分相干光在自由空间传输的整体性能，在自由空间光通信、激光雷达、遥感成像等领域具有潜在的应用价值。
相干光学与统计光学 激光传输 部分相干光 扭曲相位 轨道角动量 自修复 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1703001
长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
相干激光通信具有高速率及传输距离长等优势，在星间激光通信中占有重要的地位。相干光通信系统充分利用了光的强度、相位、频率和偏振等信息，不仅能提高频带利用的效率，同时还能够延长光通信中继距离。四相相移键控（QPSK）调制与解调作为一种多进制调制方式，可以大幅度地提升频谱资源的利用率。本文针对相干光激光通信的QPSK调制与解调响应速率的问题，提出了一种改进型的科斯塔斯（Costas）环，实验验证了完整的QPSK调制与解调系统，同时验证了改进型Costas环的性能可行性。
相干光学与统计光学 现场可编程门阵列 四相相移键控 Costas环 解调 仿真 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0103001
漳州职业技术学院电子工程学院，福建 漳州 363000
激光散斑是阻碍激光投影显示技术发展的一大瓶颈。基于复合散斑衬比度分析法，对影响激光投影系统中复合散斑衬比度的参数进行了分析，即统计独立散斑图样个数N和探测器成像镜头在投影屏幕上的分辨基元面积内的散射光波的相干面元的数量M。可通过调节投影镜头和成像镜头的数值孔径、投影距离及观测距离等参数改变N和M，从而达到改善激光投影系统中散斑现象的目的。并在简化的投影系统中，就随机相位片上照射光斑面积、照明系统数值孔径对激光投影成像中散斑衬比度的影响进行了系统实验分析。实验结果表明，在投影镜头尺寸一定的基础上，适当增加照射在随机相位片上光斑的面积，可有效降低散射屏幕上二次散斑图样的衬比度，且投影镜头数值孔径的减小会增加散斑现象，这为激光投影系统的小型化提出了一大挑战。该结论可为以旋转随机相位片抑制激光投影成像中的散斑提供系统设计指导。
相干光学与统计光学 激光散斑 散斑抑制 复合散斑 随机相位片 散斑衬比度 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1303001
1 中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室, 上海 200080
2 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200080
3 中国科学院大学, 北京 100049
合成孔径激光雷达具有成像分辨率与探测距离无关的特点。与微波相比,激光波长至少小3个数量级,因此能实现更高分辨率的成像,但是波长更短时成像更容易受系统自身引入的相位误差的影响,从而导致成像模糊。为了消除该误差对成像的影响,提出采用光学锁相环(OPLL)技术抑制编码合成孔径激光雷达的系统随机相位噪声。在发射端,激光信号经编码信号驱动的电光调制器调制后用于探测目标;在接收端,对接收到的回波信号与本振光进行正交解调。所提出的基于OPLL的编码合成孔径激光雷达工作在1550 nm波段,调制带宽为1.25 GHz,脉冲重复频率最高可达1.2 MHz/s。实验结果表明,在没有OPLL时,系统随机相位波动大于100 rad,采用OPLL后,系统内部相位稳定度优于0.1 rad,大幅度提高了系统自身的相位稳定度和方位向合成成像精度。
相干光学 合成孔径雷达 光学锁相环 误差传递函数 相位稳定度
1 中国电子科技集团公司 第三十四研究所, 广西 桂林 541004
2 吉林工程技术师范学院 信息工程学院, 长春 130052
针对100G光传送网(OTN)设备前向纠错编码(FEC)技术标准不统一、线路侧接口互联互通困难的问题, 首先介绍了针对单一厂家设备的100G互通技术原理和缺陷, 然后提出一种兼容不同厂家100G OTN设备线路侧相干接口的设备技术。在模拟相干光(ACO)功能单元和数字信号处理(DSP)芯片之间引入模/数、数/模及数据预处理模块完成高速模/数、数/模转换功能, 通过数据预处理功能分析出信号的厂家类别信息, 进行后端DSP芯片的选择切换。实验结果表明该设备方案能够兼容不同厂家的100G OTN设备。
偏振复用正交相移键控 前向纠错 数字信号处理 数字相干光 模拟相干光 polarization multiplexing-quadrature phase shift k forward error correction digital signal processing digital coherent optics analog coherent optics
1 杭州电子科技大学通信工程学院, 浙江 杭州 310018
2 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
提出一种用于相干光正交频分复用系统的公共相位噪声补偿算法。该算法采用二维投影直方图的公共相位噪声盲估计方法,并充分结合了基于导频的相位噪声估计方法,实现了对公共相位噪声的有效补偿。利用少量的梳状导频对频域符号的公共相位噪声进行初始估计和补偿;再将初始补偿后的频域符号的星座图映射到二维数字图像,利用二维投影直方图进行更精细的公共相位噪声补偿。为了验证算法性能,搭建了基于MATLAB和OptiSystem的20 Gbit/s仿真系统,并在标准单模光纤中传输50 km。结果表明,该算法能有效解决投影直方图盲估计算法以π/2为周期的偏差问题,而且仅需少量的导频就能实现比传统导频辅助算法更高的误码性能。
光通信 相干光 正交频分复用 公共相位噪声 投影直方图 导频 光学学报
2019, 39(11): 1106001
1 凯迈(洛阳)测控有限公司, 河南 洛阳 471009
2 洛阳师范学院物理与电子信息学院, 河南 洛阳 471934
研究余弦-高斯相关谢尔模型(CGSM))脉冲光束经准均匀介质散射的相干特性,得到远场处散射场时间相干度的解析表达式。讨论脉冲参数和介质特性对散射场时间相干度的影响。数值计算结果表明,余弦阶数对散射场时间相干度分布有着重要影响。对比研究高斯谢尔模型脉冲光束和CGSM脉冲光束的相干特性,详细分析两者间的异同点。
相干光学 散射 余弦-高斯相关谢尔模型脉冲光束 准均匀介质 时间相干度 光学学报
2019, 39(11): 1103001
1 暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信重点实验室, 广东 广州 510632
2 暨南大学信息科学技术学院, 广东 广州 510632
目前的流式细胞仪有非成像式和成像式两类。非成像式流式细胞仪虽有高吞吐量但无法提供细胞形态学信息;成像式流式细胞仪虽然能得到细胞的形态学信息,但受传统CCD等面阵列成像传感器的帧率限制,吞吐量不高。针对这一问题,提出并设计了一种基于光学相干检测技术的超快流式细胞定量相位成像系统,其有效线扫描成像速度可达100 MHz。细胞成像实验结果表明,设计的实验系统可获取高对比度的细胞定量相位图像以及5万个细胞每秒的理论吞吐量。
成像系统 流式细胞术 时间展宽 相干光学 显微镜 超快成像 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 121102
1 中国科学院深圳先进技术研究院, 广东 深圳 518055
2 香港中文大学, 香港 999077
为了提高两步相移干涉测量术的相位重建精度, 提出了一种基于分区背景估计的相位盲解调算法。该算法选取干涉图中的一系列零值点作为种子, 围绕种子生成Voronoi图, 并将干涉图划分为若干区域, 将区域内全部点背景设置为种子点背景, 最后拼接为完整背景。对该算法进行了数值模拟和实验分析。数值模拟结果表明, 理想情况下该算法解调相位的均方根误差(RMSE)接近实际背景法。实验结果表明, 相比传统低通滤波方法, 该算法解调相位的RMSE降低了16%。
测量 相干光学 相移干涉 解调相位 分区背景估计 激光与光电子学进展
2017, 54(1): 011201
