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Peng Hao 1†Rui Ma 2†Zihan Shi 1Zijun Huang 2[ ... ]X. Steve Yao 1,4,*
Author Affiliations
Abstract
1 Photonics Information Innovation Center and Hebei Provincial Center for Optical Sensing Innovations, College of Physics Science & Technology, Hebei University, Baoding 071002, China
2 State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
3 e-mail: caixlun5@mail.sysu.edu.cn
4 e-mail: syao@ieee.org
Linearly chirped microwave waveforms (LCMWs) are indispensable in advanced radar systems. Our study introduces and validates, through extensive experimentation, the innovative application of a thin-film lithium niobate (TFLN) photonic integrated circuit (PIC) to realize a Fourier domain mode-locked optoelectronic oscillator (FDML OEO) for generating high-precision LCMW signals. This integrated chip combines a phase modulator (PM) and an electrically tuned notch micro-ring resonator (MRR), which functions as a rapidly tunable bandpass filter, facilitating the essential phase-to-intensity modulation (PM-IM) conversion for OEO oscillation. By synchronizing the modulation period of the applied driving voltage to the MRR with the OEO loop delay, we achieve Fourier domain mode-locking, producing LCMW signals with an impressive tunable center frequency range of 18.55 GHz to 23.59 GHz, an adjustable sweep bandwidth from 3.85 GHz to 8.5 GHz, and a remarkable chirp rate up to 3.22 GHz/μs. Unlike conventional PM-IM based FDML OEOs, our device obviates the need for expensive tunable lasers or microwave sources, positioning it as a practical solution for generating high-frequency LCMW signals with extended sweep bandwidth and high chirp rates, all within a compact and cost-efficient form factor.
Photonics Research
2025, 13(7): 1964
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作者单位
摘要
1 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院,北京 100192
2 首都医科大学附属北京天坛医院神经外科,北京 100070
意识障碍(Disorders of Consciousness,DOC)俗称“植物人”,目前临床尚无确切、有效的检测意识手段,是当今世界医学难题之一。功能近红外光谱成像技术(Functional Near -Infrared Spectroscopy,fNIRS)是一种安全、无创的光学成像技术,在意识障碍领域拥有巨大的潜力。基于fNIRS的心算任务检测DOC患者的残余意识水平发现,健康对照组在前额叶皮层存在显著的任务诱发血氧响应;DOC患者组中也可以检测到可靠的类似正常被试的血氧响应。在组水平下,无反应觉醒综合征(Unresponsive Wakefulness Syndrome,UWS)和微意识状态(Minimally Conscious State,MCS)组在任务期间大脑皮层的血氧响应存在显著差异。研究表明fNIRS可以结合心算任务作为检测DOC患者残余意识水平的手段。
功能近红外光谱成像 意识障碍 心算任务 意识检测 微意识状态 functional near-infrared spectroscopy disorders of consciousness mental arithmetic task detection of consciousness minimally consciousness state 
光学与光电技术
2025, 23(3): 58
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作者单位
摘要
中国石油集团工程技术研究院有限公司,北京 102206
针对特殊环境下激光切割加工无法吹气问题,基于自主搭建的万瓦级激光切割实验平台,开展了无吹气条件下万瓦级激光循环路径、切割移动速度、焦距、切缝宽度对20 mm厚20CrNiMo钢材切割效果影响的实验研究。此外,系统分析激光功率与切割移动速度间的优化关系,以获得较优的切割效果。研究结果指出,对于10 000 W功率激光,较优工艺参数为:自上而下循环路径,切割移动速度区间25~28 mm/s,焦距0 mm,切缝宽度25 mm。对于6 000 W、7 000 W、8 000 W、9 000 W、10 000 W和12 000 W激光功率,对应的较优切割移动速度分别为5 mm/s、5 mm/s、10 mm/s、15 mm/s、25 mm/s和25 mm/s。研究结果有助于为无吹气条件下万瓦级激光在中厚钢材领域的研究和应用提供参考。
万瓦级激光 切割加工 无吹气条件 工艺研究 10 000 watt level laser cutting processing no blowing conditions process research 
应用激光
2025, 45(1): 111
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作者单位
摘要
广西路桥工程集团有限公司,南宁 530011
为解决传统配合比设计存在的设计参数有限、过度依赖人工调整以及未能充分利用现有试验数据等问题,本文提出了一种新型的高性能混凝土(HPC)配合比智能优化策略,融合了人工智能算法与元启发式搜索技术,可实现考虑HPC多目标需求下的配合比设计。首先,构建大量HPC配合比数据及性能试验资料的数据库;其次,采用XGBoost、MLP、RF三种机器学习算法建立混凝土抗压强度与材料用量的非线性映射关系,并选择性能最佳的模型作为多目标智能优化中的强度目标函数及约束;然后,通过建立以抗压强度、经济性和环保性为目标的数学模型,并利用NSGA-II算法求解Pareto最优前沿;最后,结合理想点法获得唯一最优解。通过实际工程算例对所提出的方法进行了验证,结果表明,所提出的HPC配合比的多目标智能优化方法充分考虑了各变量之间的相互影响,极大地减少了试验数量,显著地提高了配合比设计效率,可为HPC多目标智能配合比优化设计提供参考。
高性能混凝土 强度预测模型 NSGA-II算法 多目标优化 XGBoost算法 high performance concrete strength prediction model NSGA-II algorithm multi-objective optimization XGBoost algorithm 
硅酸盐通报
2024, 43(10): 3645
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Author Affiliations
Abstract
1 School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Research Institute of Huazhong University of Science and Technology in Shenzhen, Shenzhen 518052, China
On-demand and real-time generation of arbitrary complex fields directly from the laser source holds significant appeal for myriad applications. In this Letter, we demonstrate a ring laser configuration capable of dynamically generating arbitrary transverse fields. In a ring laser resonator, two cascaded phase modulations are utilized, which permits the control of two beams with high efficiency and high fidelity. The zeroth-order beam is a fundamental Gaussian field that self-reproduces itself in the resonator. The first-order beam serves as the desired output field, which is separated from the self-reproduction mode to facilitate the on-demand manipulation of amplitude and phase. In the verification experiments, a series of typical Hermite–Gaussian (HG) modes, Laguerre–Gaussian (LG) modes, flat-top mode, and amplitude-only pattern “A” are generated from the ring laser configuration. This innovative ring laser resonator may open up new perspectives for the design of structured-light lasers, with potential impacts in applications such as particle manipulation, advanced microscopy, and next-generation optical communication.
structured-light laser phase modulation intracavity light-field manipulation global optimization algorithm 
Chinese Optics Letters
2024, 22(11): 111405
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贡浩从 1,2王振川 1,2姚晓天 1,2郝鹏 1,2,*
作者单位
摘要
1 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心,河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心,河北 保定 071002
提出一种基于3×3光纤耦合器的高速调频连续波(FMCW)激光信号瞬时相对频率测量方法,结合预失真校正方法实现了高速FMCW激光信号的非线性校正。首先,对基于3×3光纤耦合器的FMCW激光信号瞬时相对频率测量技术进行理论分析,干涉仪两臂延时差越大,测量瞬时相对频率的分辨率越高,但可测量最大扫频速度越小,如干涉仪两臂延时为6.67×10-8 s(光程差为20 m)时,测量最大扫频速度为7.5×1015 Hz/s。随后,搭建了基于3×3光纤耦合器实现高速FMCW激光信号瞬时相对频率测量系统,对扫频周期为22 μs、频率范围为820 MHz的FMCW激光信号进行了实验测量,并通过预失真非线性校正方法对其进行了非线性校正。由校正结果可知,FMCW激光信号残余非线性1-r2=2.6326×10-5,均方根频率误差为1.23 MHz。该FMCW激光信号瞬时相对频率的测量技术具有高速、高分辨率的优点。
3×3光纤耦合器 非线性校正 调频连续波激光 
激光与光电子学进展
2024, 61(21): 2112005
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何松 1,2苏亚 1,2,*姚晓天 1,2郝鹏 1,2[ ... ]孙金豪 1,2
作者单位
摘要
1 河北大学 物理科学与技术学院,保定 071002,中国
2 河北省光学感知技术创新中心,保定 071002,中国
为了能够筛查出高危人群中潜在糖尿病患者,使患者得到早期治疗和减少并发症产生,提出了一种基于光学相干层析成像(OCT)的高危人群糖尿病无创筛查方法。首先将3维OCT图像进行区域划分,利用主成分分析法,将众多血糖敏感区域散射系数转变为一个综合指标S,进而归一化得到0min~120min不同时刻的相对量Si(i=0,1,2…,120);然后将健康、轻度糖尿病、重度糖尿病人群在0min~120min不同时刻的血糖归一化经验值;最后通过8例临床对照实验验证了方法的可行性,得到了准确的筛查结果。结果表明,判定阈值1为0.47,阈值2为0.78;将S120与阈值1、阈值2进行比较,得到0医用光学 生物技术 无创血糖检测 光学相干层析成像 糖尿病筛查 主成分分析 medical optics biotechnology noninvasive blood glucose detection optical coherence tomography diabetes screening principal component analysis 
激光技术
2024, 48(3): 312
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付弯弯 1,2,*劳家岳 1,2郭柯钰 1,2陈柳维 1,2[ ... ]彭浩 1,2
作者单位
摘要
1 武汉轻工大学土木工程与建筑学院,武汉430023
2 武汉轻工大学海洋工程结构防护材料中试平台,武汉430023
本文利用醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液(EVA)、丙烯酸酯乳液(PAE)分别对装配式水泥基套筒灌浆料进行改性,制备了2种聚合物乳液改性套筒灌浆料。研究了聚合物乳液对套筒灌浆料流动度、抗压强度、吸水率、膨胀率、耐久性、拉伸性能和微观结构的影响,并进行了成本核算。结果表明:掺入聚合物乳液能显著改善灌浆料的流动度、抗压强度、吸水率、抗硫酸盐侵蚀和抗冻融侵蚀性能,而且PAE改性的套筒灌浆料的综合性能优于EVA改性;PAE改性能增强灌浆料整体内聚力和密实度,使得灌浆料的膨胀率基本无负面影响且无泌水现象,同时可以增强灌浆料接头的拉伸性能、抗拉强度以及黏结强度。当PAE掺量在0.3%~1.0%(质量分数)时,PAE改性灌浆料性能均满足相应国家标准要求,且制备成本较低。
装配式建筑 套筒灌浆料 聚合物乳液 套筒接头拉伸性能 流动度 抗压强度 prefabricated building sleeve grouting material polymer emulsion tensile property of grouting joint fluidity compressive strength 
硅酸盐通报
2024, 43(3): 833
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Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
2 Photonics Information Innovation Center and Hebei Provincial Center for Optical Sensing, College of Physics Science and Technology, Hebei University, Baoding 071002, China
3 NuVison Photonics, Inc., Las Vegas, Nevada 89109, USA
4 e-mail: haopeng@hbu.edu.cn
5 e-mail: syao@ieee.org
6 e-mail: caixlun5@mail.sysu.edu.cn
Photonics integration of an optoelectronic oscillator (OEO) on a chip is attractive for fabricating low cost, compact, low power consumption, and highly reliable microwave sources, which has been demonstrated recently in silicon on insulator (SOI) and indium phosphide (InP) platforms at X-band around 8 GHz. Here we demonstrate the first integration of OEOs on the thin film lithium niobate (TFLN) platform, which has the advantages of lower Vπ, no chirp, wider frequency range, and less sensitivity to temperature. We have successfully realized two different OEOs operating at Ka-band, with phase noises even lower than those of the X-band OEOs on SOI and InP platforms. One is a fixed frequency OEO at 30 GHz realized by integrating a Mach–Zehnder modulator (MZM) with an add-drop microring resonator (MRR), and the other is a tunable frequency OEO at 20–35 GHz realized by integrating a phase modulator (PM) with a notch MRR. Our work marks the first step of using TFLN to fabricate integrated OEOs with high frequency, small size, low cost, wide range tunability, and potentially low phase noise.
Photonics Research
2024, 12(6): 1283
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冯亭 1,2,*李芳 1,2郭纪琛 1,2路子億 1,2[ ... ]姚晓天 1,2
作者单位
摘要
1 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心,河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心,河北 保定 071002
随着应变、温度、振动等分布式光纤传感技术的不断深入发展和产品化程度的不断推进,人们越发意识到分布式横向压力光纤传感的重要性,尤其是准分布式光纤光栅等压力传感器在某些重要应用领域的不足越发凸显,对分布式横向压力光纤传感的研究更加迫在眉睫。与其他参量的分布式光纤传感技术相比,分布式横向压力光纤传感基础技术不足、存在机理瓶颈,参量转换的间接测量方法存在复杂度高、准确性差、难以实用化等显著问题。本文在综述前人所开展的分布式压力光纤传感技术原理和存在问题的基础上,重点讨论近些年本课题组在基于偏振分析的分布式横向压力光纤传感方面率先开展的工作和取得的研究成果,主要集中在基于保偏光纤偏振串扰分析和单模光纤分布式全Mueller矩阵偏振分析的分布式横向压力光纤传感涉及的测量与解调系统、传感介质、系统性能及典型应用等方面,也对分布式横向压力光纤传感未来的发展方向与前景进行了展望。
分布式光纤传感 横向压力 偏振分析 保偏光纤 单模光纤 
光学学报
2024, 44(1): 0106005

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