刘凯歌 1,2张恒康 3付星 1,2,**柳强 1,2,*
作者单位
摘要
1 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室,北京 100084
2 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室,北京 100084
3 北京控制工程研究所,北京 100190
散射介质会破坏光束的光波前分布和能量输送,限制了强散射环境下光镊、荧光成像、光通信等技术的应用。波前整形技术通过优化入射波前,重新规划散射介质内的光传输路径,实现了在散射介质内部或透过散射介质的光聚焦,从而克服了散射介质的限制,将散射光重新利用,使得散射介质成为一个类似透镜的光学元件,也被称为“浑浊透镜”。目前主要有依赖反馈调控的迭代优化方法、建立输入-输出联系的传输矩阵方法和利用光路可逆原理的相位共轭方法三类技术路线。本文从技术原理、应用背景以及重要进展等方面梳理了基于波前整形技术的散射介质聚焦的研究进展,并对比展望了三类技术在应用中的发展前景。
散射介质 波前整形 光聚焦 迭代优化 传输矩阵 光学相位共轭 
光学学报
2024, 44(10): 1026013
作者单位
摘要
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院,重庆 400065
2 东北大学计算机科学与工程学院,辽宁 沈阳 110819
为了解决强度调制-直接检测正交频分复用(IM-DD OFDM)光通信系统中由光纤色散和非线性效应导致的传输性能下降的问题,提出利用正交偏振泵浦非简并四波混频(NFWM)产生的无波长偏移光学相位共轭(OPC)波对系统中的信号损伤进行光域补偿。首先在理论上推导了利用正交偏振泵浦NFWM生成OPC波的原理,基于上述原理,设计了无波长偏移OPC实现方式,在正交偏振态上得到与原信号波长完全一致的OPC波。然后对影响生成OPC波功率的因素进行了具体分析。最后依据优化参数设置,进行仿真验证,结果表明所提系统能够以114.375 Gbit/s的传输速率在长度为240 km的标准单模光纤链路中传输。
光通信 强度调制-直接检测 正交频分复用 色散补偿 非线性抑制 光学相位共轭 
光学学报
2024, 44(7): 0706002
Author Affiliations
Abstract
1 University of the Witwatersrand, School of Physics, Johannesburg, South Africa
2 Università degli studi di Napoli “Federico II”, Dipartimento di Fisica “E. Pancini”, Napoli, Italy
3 University of KwaZulu-Natal, School of Chemistry and Physics, Durban, South Africa
Structured light, where complex optical fields are tailored in all their degrees of freedom, has become highly topical of late, advanced by a sophisticated toolkit comprising both linear and nonlinear optics. Removing undesired structure from light is far less developed, leveraging mostly on inverting the distortion, e.g., with adaptive optics or the inverse transmission matrix of a complex channel, both requiring that the distortion be fully characterized through appropriate measurement. We show that distortions in spatially structured light can be corrected through difference-frequency generation in a nonlinear crystal without any need for the distortion to be known. We demonstrate the versatility of our approach using a wide range of aberrations and structured light modes, including higher-order orbital angular momentum (OAM) beams, showing excellent recovery of the original undistorted field. To highlight the efficacy of this process, we deploy the system in a prepare-and-measure communications link with OAM, showing minimal cross talk even when the transmission channel is highly aberrated, and outline how the approach could be extended to alternative experimental modalities and nonlinear processes. Our demonstration of light-correcting light without the need for measurement opens an approach to measurement-free error correction for classical and quantum structured light, with direct applications in imaging, sensing, and communication.
phase conjugation aberration correction orbital angular momentum nonlinear optics 
Advanced Photonics
2024, 6(2): 026003
作者单位
摘要
浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
为了在使用相位电光调制器前能够快速准确地确定其半波电压,提出了一种基于频域互相关的干涉条纹相位差计算方法用于相位电光调制器的标定。该方法将条纹图像通过傅里叶变换转换成频谱图并对其进行滤波,将提取出的正负一级次频谱信息进行互相关操作,得到两张条纹图之间的相位差。为了验证所提方法在相位电光调制器标定中的作用,搭建实验系统,使得一路经过电光调制器的光与另一路光进行干涉后形成条纹像,改变电光调制器上施加的电压并用相机记录相位不同的干涉条纹,从而获得干涉条纹组,进而运用所提方法获得相位-电压对应关系。与轮廓法相比,所提方法快速且精度高。与迈克耳孙干涉法相比,该方法不需要重新搭建光路,操作迅速且能够达到相当的精度。
傅里叶光学 信号处理 频谱分析 相共轭 互相关 电光调制器 
光学学报
2023, 43(23): 2307001
作者单位
摘要
1 重庆工商大学机械工程学院,制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室,重庆 400067
2 中国人民解放军32037部队,云南 姚安 675300
基于钠导星星群的多层共轭自适应光学(MCAO)系统是目前大口径地基望远镜获得大视场高分辨成像质量的关键部分。其中,钠导星数量及排布方式是影响MCAO系统性能的关键参数。为了明确钠导星星群分布对MCAO系统大气层析效果的影响,首先,根据层析的基本原理,建立了MCAO系统层析两层大气湍流的模型。随后,基于OOMAO仿真平台,验证了3颗钠导星星群对两层大气湍流层析结果。最后,利用视场内斯特列尔比的平均值(RSˉ)和归一化标准差作为校正效果和均匀性的评价指标,讨论了3~6颗钠导星放置于正多边形顶点或者正多边形顶点结合视场中心的排布方式对湍流层析效果的影响。研究表明,针对丽江高美谷天文台大气条件(550 nm波长大气相干长度为8 cm),10 m口径望远镜视场为1′,大气分为两层的情况,当正多边形的半径大于26″时,钠导星的数量达到4颗就能使系统校正后RSˉ(H波段)达到0.45。特别地,采用5颗钠导星放置在正五边形顶点并在视场中心放置1颗钠导星的星群方式层析湍流最优,MCAO系统校正后RSˉ最高,能达到0.53,且系统均匀性较好。
自适应光学 钠导星星群 层析 多层共轭 大口径地基望远镜 
中国激光
2023, 50(13): 1310004
崔璨 1,2王月 3王雨雷 1,2,*白振旭 1,2吕志伟 1,2
作者单位
摘要
1 河北工业大学 先进激光技术研究中心,天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
3 哈尔滨工业大学 航天学院 可调谐(气体)激光技术国家重点实验室,哈尔滨 150002
回顾了非线性光学激光合束技术的发展历程,阐述了基于光学相位共轭和基于非线性放大过程的合束思想和基本原理,梳理了重叠耦合、种子注入和布里渊四波混频增强相位锁定激光合束方式的标志性成果,总结了等离子体交叉光束能量转移、金刚石拉曼放大和液体布里渊放大激光合束技术的优势和瓶颈。面向高峰值功率、高平均功率、高重复频率激光输出的实现需求,基于布里渊放大激光合束技术具备系统结构简单、功率负载高且散热效率高的优点,提出了实现单脉冲能量100 J、脉冲宽度10 ns、重复频率10 Hz合束激光输出的可行性方案。
非线性光学 激光合束技术 受激布里渊散射 相位共轭 nonlinear optics laser beam combination technology stimulated Brillouin scattering phase conjugation 
强激光与粒子束
2023, 35(4): 041006
作者单位
摘要
深圳大学电子与信息工程学院,广东 深圳 518060
基于中距相位共轭(OPC)结合色散管理的光纤非线性补偿方案,可满足OPC的传输对称性,改善非线性补偿效果,但是该方案用到了大量的反向色散光纤(IDF),不仅不便于对现有线路的升级改造,而且IDF尚未形成量产。采用色散补偿光纤(DCF)代替上述方案中的IDF,对两种方案(分别称为IDF方案和DCF方案)的非线性补偿性能进行了比较,详细考察了两种方案对信道内四波混频(IFWM)的补偿。通过数值计算发现,如果在DCF方案中采取非对称功率传输,则可获得接近于IDF方案的理想补偿效果。
光纤光学 光学相位共轭 色散管理 色散补偿光纤 反向色散光纤 信道内四波混频 非线性补偿 
光学学报
2023, 43(5): 0506005
作者单位
摘要
1 佛山科学技术学院 物理与光电工程学院, 广东 佛山 528225
2 粤港澳智能微纳光电技术联合实验室, 广东 佛山 528225
3 香港科技大学 物理学系, 香港 九龙
近年来,人们对散射光调控的研究取得了极大的进展,产生了许多有趣的应用。其中透过散射介质的成像和光学幻像是两个极为引人注目的方向,但它们不经常同时被研究。文中将深入探索散射光成像和光学幻像的内在联系,在此基础上提出一种新颖的双功能散射光调控方法以在同一实验装置中根据需求实现散射成像和光学幻像。通过优化光路,结合相位恢复技术检测散射波前,利用相位共轭技术和高分辨率的纯相位液晶空间光调制器可以实现补偿散射的影响或实现特定衍射波前的产生。该系统只需要数秒即可完成散射光调控,因此可以对变化缓慢的散射环境实现动态散射成像或对缓慢变化的物体实现稳定的动态光学幻像。理论分析和实验演示证实了该调控方法的可行性。这一散射光调控方法有望在浑浊介质中的光学成像、光学伪装、反侦察、复杂光场调控等领域找到潜在的应用。
散射光调控 散射成像 光学幻像 相位恢复 相位共轭 scattering light modulation imaging through turbid layer optical illusion phase retrieval phase conjugation 
红外与激光工程
2022, 51(8): 20220266
作者单位
摘要
中山大学 电子与信息工程学院 ,广东 广州 510006
光在生物组织中传播时,会被微观尺度上不均匀的组织随机散射,这种现象严重制约了光学技术在生物医学中的应用。波前整形技术将散射过程当成一个确定性的过程,通过测量散射效应造成的相位延迟并利用空间光调制器进行逐点补偿,可以实现散射光的操控与重新聚焦。在各类波前整形技术中,基于光学相位共轭的数字化波前整形技术具有可调控自由度高、系统响应速度快等优点,最适宜与生物医学应用相结合,如生物活体成像、操控、治疗等。文中将重点关注基于光学相位共轭的数字化波前整形技术的发展,探讨该技术在应用研发中面临的主要技术瓶颈和挑战,并概述其应用开展情况。
波前整形 光学相位共轭 超声调制 生物成像 wavefront shaping optical phase conjugation ultrasonic modulation biomedical imaging 
红外与激光工程
2022, 51(8): 20220256
易小刚 1,*刘毅 1,2
作者单位
摘要
1 太原理工大学物理与光电工程学院,山西 太原 030024
2 新型传感器与智能控制教育部重点实验室,山西 太原 030024
采用光学相位共轭(OPC)法补偿相干光通信系统中的非线性损伤是当前光通信领域的研究热点之一。为了进一步提升OPC抑制光纤非线性的能力,针对掺铒光纤放大器的色散管理光传输链路,提出了一种优化共轭信号功率及共轭信号累积色散的两阶优化方法。理论分析表明,功率优化带来的性能增益仅与光纤的色散-衰减系数比有关。因此,以超大有效面积光纤和反色散光纤(SLA-IDF)及标准单模光纤和色散补偿光纤(SSMF-DCF)两种色散管理链路为例,对理论分析结论进行验证。数值模拟结果表明:9信道的偏振复用四相相移键控信号经过1920 km(24×80 km)的传输后,对于SLA-IDF链路,优化光强和色散后系统的最优信噪比(SNR)分别提升了3.8 dB和1.0 dB;对于SSMF-DCF链路,优化光强和色散后系统的最优SNR分别提升了0.4 dB和1.6 dB。
光通信 相干光通信 色散管理 光纤非线性 光学相位共轭 
激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1906001

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!