1 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
2 中国科学技术大学合肥 230026
3 中国科学院大学北京 100049
4 中国科学院上海高等研究院上海 201204
为了研究高能电子加速器储存环中的注入瞬态过程及束流不稳定性问题，上海光源束测组开发了可实现逐束团三维位置和电荷量的精确测量的宽带示波器信号处理软件包HOTCAP。但该软件包未特别针对数据处理速度进行算法和代码执行效率的优化，完成单次测量数据的处理分析所需时间达到数十分钟量级，不能完全满足实时测量的需要。为解决这一问题，对HOTCAP软件包各功能模块进行了运行效率测试及算法优化，优化后单次测量数据处理时间缩短10倍以上，可满足高能电子储存环状态的实时监控与数据在线发布需求。
逐束团测量 HOTCAP 数据分析 高速示波器 Bunch-by-bunch measurement HOTCAP software package Data analysis High-speed oscilloscope
1 长春理工大学物理学院 高功率半导体激光国家重点实验室， 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室， 吉林 长春 130033
3 吉光半导体科技有限公司， 吉林 长春 130031
如今，人们对研究耦合腔面发射激光器结构的兴趣逐渐增加。这种结构通过向主腔施加调制电的同时向每个反馈腔施加直流电来实现带宽提升。然而，单独驱动主腔对器件性能的影响尚未得到深入研究。为了更全面地了解耦合腔激光器，我们设计并制备了边长为30 μm×30 μm的方形横向耦合腔VCSEL，并研究了在方形横向耦合腔中单独驱动主腔时器件性能的变化。室温下，-3 dB带宽达30.1 GHz，在非归零调制下，在背对背传输速率40 Gbit/s时获得清晰的眼图，相对强度噪声值为-160 dB/Hz。证明了反馈腔在不加驱动的条件下仍会对主腔的性能提供正向作用。设计的TCC-VCSEL器件只需要一个电源驱动，使其适用于高密度集成，为封装集成应用提供了新的思路。
垂直腔面发射激光器 横向耦合腔 高速 vertical-cavity surface-emitting lasers（VCSEL） transverse coupled cavity high-speed
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所， Bimberg中德绿色光子学研究中心， 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学， 北京 100049
3 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所， 发光学及应用国家重点实验室， 吉林 长春 130033
4 柏林工业大学 固体物理研究所， 纳米光学中心， 德国柏林 D-10623
光子晶体面发射激光器（PCSEL）利用二维光子晶体光栅的布拉格共振实现面发射激光，具有其独特的优势，包括单模性能、在片测试、高功率、低发散角等。相比垂直腔面发射激光器（VCSEL），PCSEL有将近两倍的有源区光限制因子，展现出高速运行的潜力。本文探讨了PCSEL的基本结构和工作原理，并详细分析了影响PCSEL激光器实现高速性能的关键因素。随后，文章系统地介绍了近年来研究者们为实现PCSEL高速性能所做的努力，重点聚焦于通过增强PCSEL的面内限制来缩小激光腔，并提供了相关的研究方向和指导。
光子晶体 高速 面发射激光器 photonic crystal high-speed surface-emitting laser
1 华能陇东能源有限责任公司，甘肃 庆阳 744500
2 西安热工研究院有限公司，西安 710000
3 西北电力设计院，西安 710000
【目的】由于数据中心网络的高速发展，对高速率、大容量数据中心光传输系统的性能研究也极为迫切，单载波400或600 Gbit/s传输将逐渐成为下一代通信网络主流的传输速率，当前人们对400 Gbit/s传输系统在数据中心网络中应用的研究较为广泛，而对600 Gbit/s传输系统的详细研究较少。
【方法】为了满足数据中心通信容量日益增长的需求，文章基于单载波600 Gbit/s速率下一代数据中心弹性光网络（EON）传输系统，对影响传输系统的传输距离和频谱利用效率问题进行了详细的理论分析和实验研究。
【结果】分析表明，单载波最大入纤光功率决定传输系统的最大传输距离，而传输系统的频谱利用效率与传输通道带宽有关，同时对单载波600 Gbit/s EON传输系统进行实验研究，实验通过对比不同入纤光功率与系统Q因子和纠前误码率的关系，以及不同通道数3 dB通道滤波带宽与系统Q因子的关系，证实系统传输距离和频谱利用效率分别与最佳入纤光功率和滤波带宽有关，并且实验表明，600 Gbit/s传输系统最佳单波入纤光功率和最佳滤波带宽分别为＋4 dBm和77 GHz，此时系统传输距离最远，频谱利用效率最高。并且在此实验数据下实现了600 Gbit/s传输系统48 h无误码长期稳定运行，这说明该入纤光功率和带宽可有效延长和提高600 Gbit/s通信系统的传输距离和频谱利用率。
【结论】对于600 Gbit/s速率EON传输系统存在一个最佳入纤功率和滤波带宽，使得系统在不引起明显光纤非线性代价和通道串扰情况下传输距离最远，带宽利用率最大，文章提出的600 Gbit/s传输系统最佳入纤光功率和滤波带宽对600 Gbit/s传输系统的工程建设具有非常有意义的参考作用。
高速通信 入纤功率 弹性光网络 频谱效率 high-speed communication incident power EON spectral efficiency 光通信研究
2024, 50(1): 22004101
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
3 Laboratory of Applied Computational Imaging，Centre Énergie Matériaux Télécommunications，Institut National de la Recherche Scientifique，Université du Québec，Québec J3X1P7，Canada
高速成像技术在物理、化学、生物医学、材料科学及工业等众多领域扮演着十分重要的角色。受电荷存储和读取速度的限制，基于电子成像器件的数码相机成像速度难以进一步提高。近年来，随着成像新技术的发展，超高速和极高速光学成像的性能已得到显著提升，具备更高的时间分辨率、空间分辨率及更大的序列深度等。介绍高速成像技术的发展历程，根据成像方式，将近年来具有代表性的新型超高速和极高速光学成像技术分为直接成像和编码计算成像两个类别。分别介绍和讨论各种新型超高速和极高速光学成像技术的概念和原理，并比较各自的优缺点。最后，对这一领域的发展趋势和前景进行展望。本文旨在帮助研究者系统了解超高速和极高速光学成像技术的基本知识、最新研究发展趋势和潜在应用，为该领域科学研究提供参考。
高速成像 超高速成像 极高速成像 时间分辨率 空间分辨率 序列深度 激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211020
1 郑州大学物理学院，河南 郑州 450001
2 郑州大学附属肿瘤医院，河南省肿瘤医院，河南 郑州 450003
高速光流控成像是融合了高速光学成像和微流控的新兴交叉技术，能够对高速复杂流体环境中的生物体进行高分辨率、高通量和多信息维度的成像和定量检测分析，在生物能源、食品科学、药物筛选、疾病诊断等领域展现出卓越的应用前景。对高速光流控成像的基本原理、关键技术和前沿进展进行综述，并对该技术未来的发展趋势和面临的挑战进行展望。
成像系统 高速成像 光流控 微流控芯片 激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211015
1 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，四川 绵阳 621000
2 北京电子工程总体研究所，北京 100854
飞行中段高速飞行器红外辐射特性是对其进行红外探测、识别及跟踪的基础。飞行中段高速飞行器红外辐射与表面温度密切相关，而飞行器表面温度又与上升段气动加热、空间环境热辐射、防热材料结构等有关，特别是上升段气动加热对飞行中段飞行器红外辐射的影响不容忽视。为获得复杂环境背景下高速飞行器在飞行中段的红外辐射，综合考虑上升段气动加热、环境辐射加热、表面辐射散热和结构热传导等主要因素影响，采用气动热工程计算模型、空间辐射加热、一维多层热传导计算方法，建立了高速飞行器红外辐射分析技术，实现了气动加热、环境辐射加热、自身辐射散热、结构热传导等多种主要因素影响下的高速飞行器飞行中段温度场和红外辐射分析。结果表明：上升段的气动加热会对飞行中段的高速飞行器红外辐射产生较大影响；在飞行中段，飞行器在长波8~12 μm波段的红外辐射强度明显大于在中波3~5 μm波段的红外辐射强度，选择8~12 μm波段更有利于对飞行中段高速飞行器的探测。
高速飞行器 中段 温度 红外辐射 high-speed aircraft midcourse flight temperature infrared radiation 红外与激光工程
2023, 52(12): 20230260
为了解决传统T型偏置器(Bias-T)在硅基高速调制器测试过程中, 因直流(DC)源导通/截止或者链路产生热插拔时容易导致高速信号源出现不可逆的损坏问题, 首先分析了问题产生的原因和常规解决方法的优缺点, 然后设计了一种用于硅基高速调制器测试的有源Bias-T电路。该电路在传统Bias-T基础上利用微波放大器芯片中晶体管的特性来隔离直流源在馈电导通/截止或者热插拔时产生的冲击电压。最后, 对有源Bias-T电路进行了仿真设计和测试。测试结果表明: 该电路带宽大于25 GHz, 脉冲电压为±0.055 V左右, 消除了信号源设备损坏的风险。
硅基高速调制器 热插拔 有源T型偏置器 信号抑制 silicon-based high-speed modulator, hot swap, acti
武汉大学 物理科学与技术学院, 武汉 430072
为了解决传统连续时间线性均衡器(CTLE)均衡能力较差的问题, 提出了一种基于40 nm 互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的25 Gb/s新型CTLE电路, 该电路采用并联电感峰化、负电容零点补偿和输出缓冲技术。介绍了并联电感峰化及无源器件对CTLE频率特性的影响, 最后对新型CTLE电路进行了仿真。仿真结果表明: 在数据传输速率为25 Gb/s时, 该CTLE电路均衡后的-3 dB带宽从8.5 GHz拓展到21.3 GHz; 输出信号眼图的差分电压峰峰值为410 mV, 功耗为8.62 mW; 整体电路版图面积为667μm×717μm, 具备功耗低和面积小的特点。
高速光通信 连续时间线性均衡器 电感峰化 负电容补偿 互补金属氧化物半导体 high speed optical communication, continuous time
