1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所航天工程部，上海 201800
为适应空间激光通信组网技术，多体制复用的通信方式应运而生。发送端采用强度调制器兼容实现了开/关键控（OOK）和二进制相移键控（BPSK）调制，接收端通过内差探测方式兼容实现了这两种调制信号的解调。在实际工程应用中，激光通信系统中散粒噪声、电子器件热噪声不可避免地会影响通信性能，在此基础上，进一步分析了强度调制器偏压点误差量与光学滤波器带宽大小对于非相干OOK和相干BPSK通信信噪比的影响。仿真结果表明：光学滤波器带宽对非相干OOK通信性能影响较大，接收光功率-46 dBm时，1 nm滤波带宽的非相干OOK信噪比开销约1.26；接收光功率-50 dBm以下时，20 nm滤波带宽的相干BPSK信噪比开销小于0.02。非相干OOK无编码通信灵敏度在1.25 Gbit/s速率时需满足-46 dBm@10-6，光滤波带宽应不大于0.8 nm，强度调制器偏压误差应控制在半波电压的1%以内。在消共模噪声和优化光滤波带宽条件下，1.25 Gbit/s速率的BPSK无编码通信灵敏度满足-55 dBm@10-6。
激光通信 多体制复用 强度调制器 内差解调 光滤波带宽 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706016
1 电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 611731
2 新疆大学软件学院，新疆 乌鲁木齐 830091
作为一种新兴的非机械式波束控制技术，光学相控阵大大提高了系统的效率和稳定性，具有低质量、小尺寸、快速波束赋形和低功耗等优点，在多个领域得到了广泛的应用。本文从波束指向器的角度，综述了液晶空间光学相控阵技术在激光通信中的研究进展。根据激光通信系统对波束指向器的性能要求，从大口径、大角度、快速响应、多波束和偏转效率提升等多方面介绍了液晶光学相控阵领域的研究现状与最新进展，总结了液晶光学相控阵目前面临的问题及未来的发展趋势。
激光通信 光学相控阵 液晶 空间光调制器 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706009
1 曲阜师范大学物理工程学院，山东 曲阜273165
2 山东省激光偏光与信息技术重点实验室，山东 曲阜273165
针对现有光弹调制器定标方法受探测器频率响应的局限性，提出一种新的光弹调制器相位调制幅值（Am）定标方法。利用起偏器、光弹调制器、波片，以及检偏器构建定标光路，利用Am=5.136 rad的二次谐波分量零值点作为定标辅助点，将待定标点与定标辅助点间的一阶贝塞尔函数比值作为定标函数，通过测量待定标点与定标辅助点的一次谐波分量比值反推出待定标点的真实相位延迟量幅值。该方法排除了由探测系统频率响应特性带来的定标偏差，并且可以对光弹调制器整个工作区间的相位延迟量幅值进行定标。该方法操作简单、系统鲁棒性强、定标范围广。
光弹调制器 定标 贝塞尔函数 峰值延迟量
光通信研究
2024, 50(2): 22007301
上海大学 特种光纤与光接入网重点实验室，上海 200444
【目的】具有可调谐能力的高频微波载波（GHz）在第五代移动通信技术（5G）/第六代移动通信技术（6G）无线网络、雷达系统和卫星通信领域中有着广泛的应用。由于比较简单的系统结构、大带宽和低损耗的优点，基于光子技术生成高频可调谐微波载波的技术方案吸引了国内外研究团队的广泛关注。由于目前C波段有着成熟的商用器件，因此目前光生微波实验多在C波段进行。随着波分复用（WDM）—光载射频（ROF）技术借助WDM系统在光频域的合/分波来灵活实现微波频段的合/分波，利用ROF系统采用光生微波技术来简化基站配置，使得C波段的有限带宽资源（35 nm，1 530~1 565 nm）越来越紧张。因此，光生微波技术的研究有着向更宽光谱范围扩展的驱动力。U波段可以提供宽至50 nm（1 625~1 675 nm）的信道带宽来缓解C波段的信道利用压力。在U波段，标准单模光纤已实现低至0.195 dB/km（@1 625 nm）的光功率损耗，特别是，掺铥光纤放大器在U波段也可实现达到18.7 dB（@1 655 nm）的大带宽增益。因此，基于标准单模光纤的WDM系统可向U波段扩展，从而促使WDM-ROF技术向这一波段延伸，进而带动光生微波技术向U波段拓展。文章研究了U波段的光生微波技术。
【方法】从数学模型上看，现有光生微波技术对所应用的光载波波段是透明的，只需选择对应工作波段的光子学器件就可在任意波段使用这些方法来产生微波载波。从原理上看，C波段的光子学器件（如偏振控制器、相位调制器（PM）和光纤移相器（FPS）等）可以工作在U波段，这些器件的工艺技术成熟并易于购置。因此，文章采用C波段的PM、FPS和光耦合器等光子学器件，基于U波段光载波搭建了光生微波载波系统。
【结果】最终基于该系统产生了调谐范围覆盖7.5~12.0 GHz、杂散抑制比达29.6~35.2 dB的可调谐微波载波。
【结论】文章通过公式原理分析和实验验证，实现了将光生微波载波技术的工作波段扩展至U波段。
光生微波载波 U波段 光相位调制器 强度调制 频率可调谐 杂散抑制比 photogenerated microwave carrier U-band optical PM intensity modulation frequency-tunable spurious suppression ratio 光通信研究
2024, 50(2): 22005401
西安邮电大学电子工程学院，陕西 西安 710121
提出一种高平坦宽带光学频率梳（OFC）信号产生方案，对高平坦、宽带电光频梳信号产生机理与方法开展了理论研究与仿真分析。在仿真分析中，利用双驱动马赫-曾德尔调制器产生光频梳信号，利用相位调制器进一步提升梳状线的数量，最后通过联合优化马赫-曾德尔调制器的驱动信号功率和直流偏置电压来提高平坦度。仿真结果显示，该方案可产生带宽为1.08 THz的宽带光频梳信号，音噪比（TNR）达到60 dB、平坦度达到0.5 dB。将所提方案应用于光载太赫兹通信系统，通过仿真验证了单通道及多通道16阶正交幅度调制（16QAM）太赫兹信号在背对背（BTB）或10 km光纤传输情况下的传输性能。结果表明，上述每种情况下的误码率都低于前向纠错码的阈值。
光频梳 马赫-曾德尔调制器 相位调制器 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0522002
1 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
2 中国科学院西安光学精密机械研究所光子制造系统与应用研究中心，陕西 西安 710119
液晶空间光调制器（LCSLM）加载计算全息图实现激光分束时，会在焦平面处产生零级光干扰，为了解决这一情况，提出一种加载达曼光栅灰度图至液晶空间光调制器的方法，利用相消干涉，从而消除零级光干扰。基于模拟退火算法，求解出相位转折点集，在VirtualLab中进行仿真模拟，利用MATLAB软件编写生成达曼光栅灰度图的脚本文件，搭建基于硅基液晶空间光调制器（LCOSSLM）的验证系统，对调制效果进行测验。结果表明：通过加载达曼光栅灰度图进行激光分束，在CCD视场内明显去除了零级光干扰，且实际分束效果与仿真模拟结果相近，在一维五分束下的分束均匀度达97.190%，优于GSW算法生成的光栅形式全息图的调制效果。以大光点间距进行一维二、七分束的效果观测，分束均匀度分别达98.453%、96.820%，又进行二维分束观测，测量分束均匀度可达95.436%，且均未在CCD视场内观测到零级光。
液晶空间光调制器 飞秒激光 纯相位调制 达曼光栅 衍射结构 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0411008
华南师范大学信息光电子科技学院，广东 广州 510006
综述了近期基于腔内空间光调制器的超快光纤激光器的研究进展，总结了目前基于腔内空间光调制器的超快光纤激光器所能实现的基本功能和输出特性，同时介绍了本课题组基于腔内空间光调制器的研究成果，最后对腔内空间光调制器驱动的超快光纤激光器的发展趋势和应用前景进行了展望。
激光器 超快光纤激光器 空间光调制器 光场调控 脉冲整形 色散管理 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114009
