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光学学报
光学学报

曹健林

月刊

0253-2239

aos@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海800-211信箱）

光学学报/Journal Acta Optica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本学报是国内外公开发行的光学学术刊物，反映中国光学科技的新概念、新成果、新进展。内容主要包括量子光学、非线性光学、适应光学、纤维光学、激光与物质相互作用、激光器件、全息和信息处理、光学元件和材料等。为我国光学科技人员与国内外同行进行学术交流、开展学术讨论以跟踪学科前沿和发展我国光学事业服务。
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    应用于非本征光纤Fabry-Perot传感器的自适应FFT解调算法特性分析

    姚琼娄睿哲谢志敏刘政...
    1-9页
    查看更多>>摘要：提出一种基于白光干涉的自适应快速傅里叶变换(FFT)解调算法,用于非本征光纤Fabry-Perot(F-P)传感器的信号解调.通过自适应调整实际采集光谱的采样长度,自适应FFT解调算法能够精确计算反射光谱的本征频率,对传感器相位正交解调信号进行高效提取,实现高精度、低噪声、高稳定性的信号解调.从理论角度出发,分析所提出的解调算法与传统FFT算法对本征频率的估计精度,对两种解调算法的解调精度、解调稳定性、腔长适应范围以及复用阵列解调性能等进行仿真对比.结果表明,自适应FFT解调算法能够显著提高本征频率的计算精度,计算误差仅为10-4,为FFT解调算法的计算误差的1/10.同时,相对于传统FFT解调算法,自适应FFT算法的噪声谱级降低了约2 dB,且随腔长的变化仅有1 dB的波动,仅为传统算法波动幅度的1/3,且谐波失真降低了约20 dB,FFT在复杂噪声环境中的应用能力得到提升.此外,自适应FFT解调算法可高精度、稳定地解调任意腔长的非本征F-P传感器,并且具有分辨多基元叠加光谱本征频率的特点,相比FFT解调算法,串扰降低约20 dB,该算法可基于大规模复用非本征光纤F-P传感阵列进行信号解调.

    白光干涉相位解调快速傅里叶变换非本征光纤Fabry-Perot传感器自适应性

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    二氧化钒微结构的光场调控性能

    张钧杨文俊李磊张笑然...
    10-17页
    查看更多>>摘要：随着纳米技术和材料科学的发展,二氧化钒微结构的制备、性质调控和应用受到广大科研人员的高度关注,且二氧化钒微结构的光场调控性能在光化学性能、光学传感和光电子器件等方面有巨大的研究前景.为了更好地研究二氧化钒微结构的光场调控性能,本文采用成本低、工艺简单的人工方法制备成二氧化钒微结构,并对制得样品的激光衍射图样、近红外光谱测试结果等进行了深入的研究和讨论.

    掺钨二氧化钒WxV1-xO2/glass微结构透过率衍射图样数字模拟

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    基于大角度间隔反拉东变换的色散监测方案

    陆肖宇杨慧罗海洋易安林...
    18-26页
    查看更多>>摘要：针对基于相干接收的光通信网络中色散监测精度问题,研究探讨基于分数傅里叶变换和卷积神经网络的色散监测方案,提出一种大角度间隔反拉东变换的色散监测特征.该特征能够突出显示时频图中的峰值位置,显著增强时频图峰值微小变化的表达,以获得高精度的色散特征描述.仿真结果表明:在搭建的28 GBaud偏振复用16阶正交幅度调制相干通信系统中,所提出的色散监测方案平均绝对误差仅为19.82 ps/nm,色散监测范围为1600～24000 ps/nm,轻量化神经网络训练参数仅为15960个,为高精度、低复杂度的色散监测提供新思路.

    光性能监测色散监测分数傅里叶变换反拉东变换

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    一种基于有机电光聚合物的全光纤电场传感器

    宋奇震刘锋杨彦博张文香...
    27-38页
    查看更多>>摘要：本文提出了一种基于分散红1/聚甲基丙烯酸甲酯聚合物(DR1/PMMA)与微纳锥形双模光纤(TTMF)结构的全光纤电场传感器,相比于传统的电场传感器,采用全光纤的结构最大程度减少了杂散电磁场对外界电磁场测量的电磁干扰问题.其中,经电极化处理之后的有机电光聚合物薄膜,电光系数达到了3.68 pm/V,并且有机电光聚合物薄膜质地柔软,可以更好地与高性能的光纤器件结合.实验证明,可以利用有机电光聚合物实现光纤器件的二阶非线性光学功能.本文使用锥形双模光纤作为基模与高阶模的模态干涉仪,经测试,在折射率为1.55～1.56时,器件的折射率灵敏度达到了8154.76 nm/RIU(灵敏度单位),在外加电场增大时,器件传输的干涉光谱会发生蓝移,在电场下具有相对较高的0.86 dB/V的灵敏度.

    光纤传感器分散红1/聚甲基丙烯酸甲酯聚合物锥形双模光纤结构模态干涉

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    基于双分支卷积神经网络结构和多注意力机制的输电线路状态识别方法

    尚秋峰樊小凯谷元宇王健健...
    39-50页
    查看更多>>摘要：针对输电线路运行状态实时监测问题,提出了一种以双分支卷积神经网络(CNN)结构为框架,融合多注意力机制的深度学习模型.时序分支利用一维卷积神经网络(1DCNN)提取振动信号的时域特征;图像分支使用连续小波变换(CWT)将振动信号转换为二维时频图像,利用二维卷积神经网络(2DCNN)提取图像的时频特征.加入通道和分支注意力机制增强模型对关键特征信息进行挖掘,避免特征冗余.使用基于相位敏感的光时域反射(Φ-OTDR)系统采集了输电线路在不同运行状态下的振动数据.实验结果表明,所提方法的识别准确率达到了94.92%,与单分支网络、1DCNN-LSTM等5种深度学习模型以及传统机器学习方法相比,所提方法有着更加优越的性能.

    双分支卷积神经网络多注意力机制信号识别输电线路连续小波变换

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    基于神经网络的多朝向LED可见光定位

    李庆香刘海艳陈艺辉程亿...
    51-61页
    查看更多>>摘要：为改善基于传统定位算法的多朝向LED可见光定位(MD-VLP)系统的定位性能,提出一种基于接收信号强度比率值(RSSR)的神经网络方法.此方法采用单个光电检测器(PD)接收来自同一位置的多个不同朝向的LED光强,继而将RSSR代入人工神经网络模型来估计平面坐标.实验结果表明,所提方法在PD处于水平时平均定位误差为2.96 cm,在PD倾斜15°时平均定位误差为5.51 cm,其性能相比于基于RSSR的最小二乘法有显著提高.此外,为了验证所提方法的普适性,仿真分析了两种非朗伯辐射光源构成的多朝向LED集成灯具的定位性能,仿真结果显示,所提方法分别获得了3.70 cm和6.22 cm的平均定位误差,并支持PD适度倾斜.进一步地,设计了一款采用多朝向非朗伯辐射面状光源的VLP集成灯具,实验结果表明,所提方法在PD处于水平或适度倾斜状态时仍能有效工作.

    接收信号强度比率人工神经网络多朝向发光二极管可见光定位

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    基于符号级标签的分组取反概率整形算法

    王晓涵黄力群王玉浩杨宏伟...
    62-69页
    查看更多>>摘要：提出一种基于符号级标签的分组取反概率整形算法,通过对分组后的信息码元进行取反操作,实现对正交振幅调制(QAM)信号的概率整形.根据取反规则的不同,分为信息位取反和外层星座点取反两种方法,前者基于分组码重进行取反,并相应地设计出一种近似格雷码映射的星座图以提高整形效果;后者根据外层与内层星座点映射的码组正好是反码的规律进行取反操作.在光正交频分复用(OOFDM)系统中,对算法中的码组长度和取反阈值取不同值所产生的影响进行仿真分析,结果表明,该算法具有低复杂度和高编码效率的优点,并可以获得较好的整形效果,改善系统的误码率性能.最后,将该概率整形算法与分层调制技术相结合,进一步提高系统的各项性能指标,并使其具备业务分级的优势.

    光通信概率整形符号级标签分层调制技术

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    基于相移布拉格光栅的混合结构光纤多参数传感器

    曾理孙小燕董欣然胡友旺...
    70-78页
    查看更多>>摘要：提出了一种可同时测量温度、应变和折射率的光纤多参量复合传感器.该传感器由一个锥形相移布拉格光栅和全光纤马赫-曾德尔干涉仪级联构成,利用二者不同的传感特性实现三参数同时测量:锥形相移光栅用于实现应变和温度传感,马赫-曾德尔干涉仪用于实现折射率传感.进一步利用传递矩阵法分析了该传感器的三参数同时测量特性.通过实验测试可得该传感器的温度灵敏度、应变灵敏度和折射率灵敏度分别达到12.2 pm/℃、0.0213 dB/με和-344.81 dB/RIU.此外,该传感器还具有制造简单、反射式操作、灵敏度高等优点,在多参数测量中具有广泛的应用前景.

    光纤传感器多参数传感器相移布拉格光栅马赫-曾德尔干涉仪

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    基于公平性最大化的可见光多用户预编码器设计

    李飞高向川
    79-88页
    查看更多>>摘要：近年来,可见光通信因其高速率、低成本等优势被认为是未来 6G的关键技术之一.在可见光多用户MIMO(Multiple input multiple output)下行系统中,光信道的高相关性会导致传统块对角预编码算法存在子信道增益差异大的问题,严重影响系统误码率性能.基于此,提出了一种基于公平性最大化的预编码算法.该方案在发送光信号非负和总功率约束下,以最大化最小用户子信道增益为目标,并将该非凸难问题分解为用户内信道均衡和用户间功率分配两个独立子问题进行求解.在子问题一中,首先对预编码矩阵使用参数化表示,推导了其最佳结构,对非凸约束进行分支定界,把子问题转化为混合整数约束凸规划问题,对全局最优解进行了有效求解.在子问题二中,进一步给出了最佳的用户功率分配闭式解,实现了最小子信道增益最大化.实验结果表明,所提方案的误码率性能相较基准方案,获得了2 dB～12 dB增益.

    可见光通信多用户预编码混合整数凸规划系统误码率

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    混合颗粒吸热器的综合光学性能研究与优化

    戴贵龙皇甫江飞王孝宇刘益硕...
    89-99页
    查看更多>>摘要：为降低高温吸热器太阳光反射和红外辐射散热损失,提高吸热温度和效率,设计并加工了一种石英玻璃切角拉西环颗粒.结合石英玻璃球和氮化硅球,通过分层堆叠,组建了R5B0、R4B1、R3B2、R2B3、R1B4、R0B5六种混合颗粒吸热器.采用颗粒尺度光线跟踪模型,结合实验测量验证,对混合颗粒吸热器的综合光学性能及其影响因素进行研究.结果表明,石英玻璃切角拉西环颗粒能显著降低聚集太阳光反射损失,而石英玻璃球能有效抑制红外辐射损失.R5B0 的聚集太阳光反射损失较R0B5低10%左右,而R0B5的红外发射率较R5B0低3.7%～9.7%(工作温度范围为800～2500 K).在不同工作温度下,最高热效率对应的吸热器类型不同.在低温工作段,R5B0热效率最高,而在高温工作段(>2175 K),R0B5热效率最高.由于石英玻璃对太阳辐射吸收低,石英玻璃颗粒吸收的太阳能份额仅占3.0%～6.5%,对降低石英玻璃颗粒的工作温度、维持光学性能具有重要的现实意义.

    几何光学太阳能颗粒吸热器光谱特性辐射传输光学效率

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