香港大学物理系新基石科学实验室，香港 999077
耦合等离激元体系在光场调控、光学传感、光学成像及光电器件等领域中有着广泛应用。目前，阻碍耦合等离激元进一步实用化发展的关键问题是金属材料具有较大的损耗。结合数值仿真方法，从理论上研究了耦合等离激元的损耗机理，并进一步分析复频率光源激励对耦合等离激元体系的作用，提出了通过合成复频率波的方法来补偿损耗，从而恢复被削弱的耦合共振信号。所提优化手段具有泛用性高且无需额外成本的优势，研究结果对耦合等离激元体系在各个领域中的研究发展具有借鉴意义，有利于挖掘该体系的潜在应用价值。
物理光学 纳米光学 等离激元 复频率波 光学传感 光学学报
2024, 44(10): 1026019
强激光与粒子束
2024, 36(4): 043009
强激光与粒子束
2024, 36(4): 043007
南京邮电大学 电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，南京 210023
【目的】为了满足各种应用领域对高性能光学频率梳（OFC）的需求，特别是在宽带宽、高平坦度、中心波长和谱线间距等参数可以独立调节方面，文章提出了一种基于2次耦合射频（RF）信号来驱动单个双驱动马赫—曾德尔调制器（DDMZM）以产生OFC的方法。
【方法】通过使用单个乘法器来生成2次耦合RF信号，不仅增加了所产生OFC的梳线数量，而且具有结构简单和成本低廉等优点。此外，为了进一步提高OFC的优化效率和性能，文章还采用了基于深度学习的逆向设计和分析方法。
【结果】研究结果显示，基于构建级联网络的逆向设计能够在不到1 s的时间内找到目标OFC的对应参数。这种快速参数确定方法不仅可以实现梳线数量、OFC功率和梳线间隔的可编程性，还能生成具有1.769 dB平坦度的13线OFC。文章所提高效率设计方法为OFC的快速制备和应用提供了强大的支持。
【结论】文章所提方案在OFC的生成技术中具有显著优势，特别是在性能、灵活性和优化效率方面表现卓越。文章所提基于2次耦合RF信号驱动DDMZM的OFC生成方法，不仅简化了系统结构，降低了成本，还通过深度学习的逆向设计方法大幅提高了设计效率。这些特点使得文章所提方案能够满足广泛的应用需求，尤其适用于需要快速、高效且灵活调节OFC参数的场合。
光学频率梳 深度学习 逆向设计 平坦度 OFC deep learning inverse design flatness 光通信研究
2024, 50(2): 22008701
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
杭州电子科技大学通信工程学院，浙江 杭州 310018
研究了高重复频率的谐波自锁模Nd∶YVO4激光器。理论证明了当增益介质与谐振腔的光学长度的比值接近最简分数时，激光器的纵模模式间距可以被修改为增益介质自由光谱范围的整数倍，并对应谐波锁模脉冲输出。开展了相关实验，结果表明，当泵浦功率为6.57 W，增益介质和谐振腔的光学长度分别为11.0 mm和25.8 mm时，对应最简分数为3/7，获得了3倍增益介质自由光谱范围的模式间距纵模分布，对应谐波锁模脉冲的重复频率为40.92 GHz，平均输出功率为790.7 mW。实验还发现，当固定增益介质的光学长度时，获得的谐波锁模脉冲输出对应的谐振腔腔长存在锁定范围，进一步验证了谐振腔腔长锁定范围与增益介质的光学长度成正比。
激光器 激光技术 Nd∶YVO4晶体 高重复频率 谐波锁模
1 长春理工大学 机电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
在机载光电转台、多自由度摇摆台等系统中，对于一些运动体与基座间没有确定的回转轴的柔性支撑、并联支撑平台，需要考虑非接触三轴角度测量方法，目前大部分的光电非接触三轴角度测量方案系统复杂，占用空间大，无法适用于如机载、星载等载荷对体积、质量敏感的场景。为此，文中提出了基于双位置敏感探测器（PSD）的非接触三轴角度测量方案，使用准直镜头汇聚、双面反射光楔反射，将光源在两片PSD上汇聚成像，利用PSD上的光斑位置坐标反解出三轴角度。描述了其工作原理以及传感器构成，分析了因两片PSD的相对位置偏移产生的误差，提出了对应补偿方法以减少焊装产生的PSD位置偏移对测量精度的影响。主要对采集的PSD模拟信号值的抖动噪声进行FIR滤波处理，分析了滤波器的相频响应特性，并在MCU中测量相位滞后时间以及滤波器的响应带宽，验证了该数字滤波器在系统内拥有较好的实时传输特性。自准直测量单元总质量为230 g，尺寸为50 mm×50 mm×50 mm。实验结果表明，34阶FIR滤波器将角度测量的误差减小至60%，在±2°测量范围内单轴测量时，方位角、俯仰角、横滚角的误差均方根分别为0.003°、0.007°、0.017°，组合测量时分别为0.006°、0.009°、0.021°，文中所提出的三维测角传感器精度较高，满足机载等场景的使用要求。
三轴姿态角度测量 非接触测量 位置敏感探测器 滤波带宽 响应频率 three-axis attitude angle measurement non-contact measurement position sensitive detector filter bandwidth response frequency 红外与激光工程
2024, 53(2): 20230543
1 广东工业大学 信息工程学院，广东 广州 510006
2 北京科技大学 新材料技术研究院，北京 100083
3 Department of Organic Chemistry，University of Chemistry and Technology Prague，CZ-16628 Prague，Czech Republic
本文设计了一种以液晶聚合物为介质基板的频率可重构天线，通过调节贴片的位置及尺寸实现天线的阻抗匹配。制备聚合物分散液晶薄膜作为天线的介质，并根据液晶与聚合物的比例分别为7∶3、6∶4、5∶5这3种不同配比以及50 μm和100 μm两种不同膜的厚度来考察其效果。在电场作用下，液晶微滴会沿着电场方向重新取向排列，通过改变驱动电压的大小，实现天线的频率可重构。经过对比分析得出，液晶含量（质量分数）为70%的聚合物分散液晶薄膜具有最佳的效果，在48 V的驱动电压下实现了62 MHz的频率连续调节，天线的最大增益为3.5 dBi。该基于液晶聚合物的频率可重构贴片天线结构简单、体积小、质量轻，易于集成在各种移动设备中，发展前景广阔。
液晶聚合物 频率可重构 贴片天线 liquid crystal polymer frequency adjustable patch antenna
