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期刊信息/Journal information
光子学报
光子学报

侯洵

月刊

1004-4213

photon@opt.ac.cn

029-88887564

710119

西安市长安区新型工业园信息大道17号47分箱

光子学报/Journal Acta Photonica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为学术月刊。宗旨是展示光子学的新理论、新概念、新思想、新技术和新进展，反映代表本学科前沿并具有国内外先进水平而为国际上关心的最新研究成果，促进国内外学术交流和讨论，加速科学技术进步。主要刊登本学科的学术论文、研究简报、研究快报。内容涉及光学，及其量子光学、瞬态光学、光电子学、光物理、光化学、光生物学、生物光子学、光医学、光通信、光传播、光传感、光计算、光神经网络、集成光学、信息光学、导波光学、非线性光学、高速摄影、智能光仪、微尺度光子技术、光装置中的电子学、力热声电磁核的光效应与光的力热声电磁核效应、光子功能材料、光子自身相互作用、光子的时空特性与结构、光子的经典与非经典效应等。本刊载文已被国内外多家数据库收录，并被国际检索刊物SA、EI、CA、PЖ作为源刊使用。
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    低NA大模场光纤高耦合效率模场适配器

    熊峰慕伟王洋马云亮...
    1-13页
    查看更多>>摘要：为提高低数值孔径大模场光纤与单模光纤的耦合效率，并提高输出光束的光束质量，结合加热扩芯技术和大模场光纤拉锥技术实现二者的模场匹配。基于粒子扩散和绝热拉锥方程分别建立了热扩芯光纤和锥形大模场光纤的理论模型，并仿真了其模场分布和传输特性，优化了器件的结构及制备参数。采用数值孔径分别为0。06和0。05的商用和自制的锥形大模场光纤与无附加损耗的热扩芯光纤，制备得到两款模场适配器。分别对器件的插入损耗和光束质量因子进行了实验测试，基于数值孔径分别为0。06和0。05的大模场光纤的模场适配器的正向插入损耗分别为0。29 dB和0。23 dB，正反向损耗差值分别为0。19 dB和0。06dB，输出光束的质量因子分别为1。26和1。15。仿真和实验结果表明，低数值孔径的大模场光纤对于高阶模式的抑制能力更强且受到纤芯偏移和角度偏移影响更小。基于数值孔径为0。05的大模场光纤的模场适配器具有更高的耦合效率和光束质量，在高功率光纤激光器中有广泛运用前景。

    光纤光学模场适配器光束质量数值孔径插入损耗

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    基于傅里叶级数的光栅波长信号重构及振动位移精准测量

    张翠罗睿张寅杰贾思凯...
    14-28页
    查看更多>>摘要：为实现光纤光栅传感器在多频率振动位移中的精确测量，研究了 一种基于傅里叶级数的光栅波长转换。该方法将光栅波长偏移量按照振动频率分解，依据波长变化量与加速度的关系式得到振动频率分量产生的振动加速度，通过对振动加速度进行二次积分得到振动位移，对振动位移求和，实现整体振动位移的精确测量。实验结果表明，在检测单频率振动位移时，该方法的最大误差率为3。74％，基于振动主频的光栅波长转化方法的最大误差率为-4。60％。在检测双频率振动位移时，该方法的最大误差率为-8。45％，基于振动主频的光栅波长转化方法的最大误差率为-74。25％。因此，该基于傅里叶级数的光栅波长转化方法能够准确分解并重构光栅波长信号，在测量多频率振动位移时精度更高，稳定性更强。

    光纤布拉格光栅振动位移测量波长信号重构傅里叶级数机械振动

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    湍流图像退化中的模糊与畸变

    李尚蔚任益充李昕淼梅海平...
    29-38页
    查看更多>>摘要：基于光线传播以及相位叠加原理，构建了湍流图像退化模型，获得了湍流下目标对应的点扩散函数，并通过调制传递函数面积以及等晕角验证了仿真模型。同时，通过平均相关系数定义了像方近似不变区域，像方近似不变区域有助于对点扩散函数变化程度的理解。通过光线在湍流中的传播过程，猜测图像退化的模糊与畸变的程度和湍流的分布有关。为验证以上猜测，设置了两种极端情况下的湍流分布情形进行仿真实验，并通过调制传递函数面积以及像方近似不变区域对仿真结果进行分析。结果表明在同等湍流强度情况下，靠近镜头端的湍流会对图像造成更多的模糊效应，靠近物体端的湍流会对图像造成更多的畸变效应。基于此，解释了在湍流图像退化模型中采用先畸变后模糊是更为合理的操作，并建议湍流复原算法应根据退化结果中的模糊与畸变的程度采取相应的复原措施。

    湍流图像退化图像模糊图像畸变调制传递函数面积平均相关系数

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    主被动遥感融合辐射传输卷积神经网络水深反演方法

    谢丛霜陈鹏潘德炉
    39-51页
    查看更多>>摘要：新一代的冰、云和陆地高程卫星2号ICESat-2的星载激光雷达系统能够提供参考测深数据，采用机器学习方法能够与被动光学遥感图像结合实现高效的水深估算。提出一种结合物理辐射传输信息和卷积神经网络的模型。物理辐射传输数据突显了浅水区域的光谱特征，而卷积神经网络结构则很好地考虑了水深测量点像素的周边信息。实验结果表明，自适应椭圆密度分割算法相较于标准的基于固定参数的密度聚类算法能够更好地追踪水深信息。在圣克罗伊岛使用包含物理辐射传输信息的结果的平均均方根差比未使用的结果低0。1 m，平均精度提高了约10％。物理辐射传输卷积神经网络模型反演的水深结果的精确度均超过95％，误差小于1。6 m，验证了它在水深反演中的性能，具备在大规模水深反演中应用的潜力。

    海底地形测量海洋测绘机器学习ICESat-2哨兵2号

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    基于贝塞尔曲面拟合的子光斑背景噪声去除方法

    郭晗赵旺王帅杨平...
    52-67页
    查看更多>>摘要：受天光背景影响，夏克-哈特曼波前传感器子光斑图像背景光增强，导致子光斑质心位置无法准确提取，使得波前传感器探测精度下降。为提高强天光背景影响下波前传感器探测精度，提出了一种基于贝塞尔曲面拟合的背景噪声去除算法。该算法利用贝塞尔曲面拟合背景噪声，不受拟合基函数约束，实现背景噪声与目标光斑信号的有效分离。仿真和实验结果均表明，所提方法对背景噪声的拟合精度不受目标光斑信号的影响，在保证目标光斑信号完整的前提下，能有效拟合非均匀分布背景噪声，相比传统阈值法、加窗法等，在背信比范围为30至120的强天光背景干扰下，将波前探测精度提升约33％。

    自适应光学质心提取曲面拟合波前复原背景干扰

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    扩展重采样次谐波大气湍流模拟相位屏研究

    卢文雍石岩陈建勇占春连...
    68-79页
    查看更多>>摘要：提出了一种扩展重采样次谐波方法生成大气湍流相位屏，扩展了低频补偿的起始区域，并设计了低频补偿区域的新型采样方式。以Kolmogorov理论进行模拟，分析了该方法设置不同次谐波级数所生成相位屏的相位结构函数与理论值的误差，搭建大气湍流模拟系统进行分析。结果表明:扩展重采样次谐波法生成相位屏的相位结构函数与理论值的相对误差为0。368％，加载此方法生成的大气湍流相位屏后，产生的湍流效应对图像调制传递函数的影响与湍流调制传递函数曲线的误差平均值为0。033 6。该方法能够生成高精度的大气湍流相位屏。

    大气光学大气湍流相位屏次谐波相位结构函数光学传递函数

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    薄膜铌酸锂切趾啁啾光栅研究

    隆嘉轩吴侃蔡明璐张栩嘉...
    80-90页
    查看更多>>摘要：本文研究了基于薄膜铌酸锂的啁啾光栅性能，采用仿真分析的方法，研究了不同设计参数下，三种光栅切趾方式对称线性切趾、非对称线性切趾和高斯切趾在反射带宽和群延迟色散上的差异。通过最优化设计，在高斯切趾的啁啾光栅下，实现了 3dB带宽21。2 nm、群延迟色散值0。138 5 ps/nm的啁啾光栅。本工作将为实现薄膜铌酸锂片上色散补偿和光信号处理奠定基础。

    啁啾光栅切趾绝缘体上铌酸锂色散补偿群延迟

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    宽带柔性透明超材料吸波体设计

    黄晓俊高丽娜曹苗姚旺...
    91-101页
    查看更多>>摘要：基于阻抗匹配原理提出一种具有宽带微波吸收、高灵活性和高透光性的超薄反射型超材料吸波体，该吸波体由硬度小且高度光学透明的导电膜和介质基板构成，可实现柔性和高透光性。电磁仿真结果表明:在8。22～22。76 GHz的频率范围内，吸波体的吸收率大于90％，吸收总带宽为14。54 GHz，相对吸收带宽达93。9％。由于谐振层图案的中心对称特点，吸波体表现出对电磁波极化不敏感的特性。此外，对于入射角小于60°的电磁波，它仍然表现出良好的吸收性能。该研究结果表明所提出的超材料吸波体在医疗设备、航空航天以及雷达隐身方面具有巨大的应用潜力。

    超材料宽带吸波体阻抗匹配柔性结构极化不敏感光学透明导电膜

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    O波段硅基二氧化硅密集波分复用AWG设计及制备

    韩凤张家顺王亮亮崔鹏伟...
    102-111页
    查看更多>>摘要：O波段波分复用器是数据中心高速互连关键器件，采用相对折射率差为0。75％的硅基二氧化硅光波导材料，设计并制备了 O波段48通道平顶型密集波分复用阵列波导光栅芯片，采用金属合金架固定阵列波导光栅芯片，金属螺杆随温度变化收缩或伸张，可补偿阵列波导光栅芯片响应谱波长随温度产生的飘移，实现-5 ℃到65 ℃温度范围内响应谱稳定输出，采用非归零和4电平信号两种调制方式进行高速信号传输。测试结果表明，封装后的阵列波导光栅的插入损耗在-5。31～-6。59 dB之间，通道间隔0。676 nm，1 dB、3 dB带宽分别为0。41 nm、0。55nm，相邻串扰、非相邻串扰分别为29。4 dB、29。2 dB，偏振相关损耗小于0。67 dB，5 ℃到65 ℃变温下中心波长漂移由7 pm/℃减小到0。6 pm/℃，26。56 Gbps非归零及53。12 Gbps 4电平信号调制传输眼图消光比分别大于5。5 dB和3。6dB。

    阵列波导光栅密集波分复用数据中心二氧化硅波导非归零调制4电平调制

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    双通道离轴石英增强光声光谱气体传感器

    隋心马琰铭刘孝腾张磊...
    112-121页
    查看更多>>摘要：为了消除杂散光激励石英音叉产生的光热信号对气体检测性能的影响，采用离轴配置谐振管，将两只中央开有槽口的谐振管平行于音叉正面放置在两侧，从而实现了探测光束与石英音叉的隔离，同时降低了系统组装和光路调整的复杂度。将光纤准直器、谐振管、石英音叉、直角棱镜和不锈钢气室进行集成，研制了 一种尺寸仅为5。4 cm×4。0cm×1。5 cm的光声检测模块，在此基础上，建立了 一种光声光谱气体检测系统，采用中心波长为1 533 nm的分布反馈激光器，通过检测乙炔气体来评估系统性能。实验结果表明，光声信号与气体浓度之间呈现良好的线性-关系，线性拟合优度为0。991。系统的1σ检测下限和对应归一化噪声等效吸收系数分别为11。6× 10-6和6。7× 10-9 W·cm-1·Hz-1/2。对系统的Allan方差分析结果表明，当平均时间为0。5 s时，系统的检测下限为10。22× 10-6，当平均时间为50 s时，系统检测下限可以达到1。20× 10-6。所研制的微小型双通道离轴石英增强光声光谱传感器系统具有体积小、价格低廉、灵敏度高等优点，有利于实现便携式气体检测。

    石英增强光声光谱技术气体传感器波长调制技术乙炔石英音叉

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