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中国激光
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周炳琨

月刊

0258-7025

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021-69918427

201800

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中国激光/Journal Chinese Journal of LasersCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是我国唯一全面反映激光领域最新成就的专业学报类期刊。主要发表我国在激光、光学、材料应用及激光医学方面卓有成就的科学家的研究论文。涉及领域包括激光器件、新型激光器、非成性光学、激光在材料中的应用、激光及光纤技术在医学中的使用，锁模超短脉冲技术、精密光谱学、强光物理、量子光学、全息技术及光信息处理。
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    基于块匹配三维滤波算法的长距离BOTDR系统研究

    刘羽婷张建国白清姚志玺...
    191-200页
    查看更多>>摘要：长距离布里渊光时域反射仪(BOTDR)存在光信号衰减较大、信噪比较低的问题，致使待测光纤信号功率极弱处所测得的布里渊频移(BFS)波动幅度及噪声明显增大。采用块匹配三维滤波算法(BM3D)对BOTDR测量信号进行降噪以提升系统测量精度。阐述了 BOTDR信号特征，分析了基于BM3D的BOTDR降噪原理，搭建了基于后向拉曼放大方法的长距离BOTDR系统，并在100 km传感光纤上进行了实验验证。研究结果证明，在20 m空间分辨率及100次累加平均次数下，BM3D算法降噪前后光纤全段BFS波动幅度由±15。761 MHz降至±2。276 MHz，均方根误差(RMSE)由6。477 MHz降至1。028 MHz。同时，降噪后光纤全段BFS波动幅度分布平滑，有效抑制了信噪比较低处BFS波动的大幅增加，进一步证明了该算法的有效性。

    光纤传感信噪比提升块匹配三维滤波算法布里渊光时域反射仪

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    室内VLC-NOMA的自适应用户分组和功率分配

    刘焕淋宋文杰陈勇张彤...
    201-209页
    查看更多>>摘要：为提高大规模设备接入基于非正交多址的室内可见光通信(VLC-NOMA)的平均意见分(MOS)和用户公平性，本文设计自适应用户分组和功率分配的联合优化(JOAUGPA)方法。在JOAUGPA中，提出基于层次凝聚聚类的自适应用户NOMA分组方法;设计一种NOMA组的功率自适应调整方法，在满足用户的最小速率和MOS需求情况下提高系统的MOS值和用户公平性。仿真结果表明，所提方法能提高MOS值和用户公平性，当用户数为12时，相比随机用户分组(RUG)方法和固定功率分配(FPA)方法，所提JOAUGPA方法的MOS和用户公平性分别提高了 6。88％和 6。14％。

    室内可见光通信非正交多址接入层次凝聚聚类功率调整平均意见分

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    铋铒共掺光纤实现C+L+U波段超宽带放大

    刘少坤褚应波戴能利李进延...
    210-216页
    查看更多>>摘要：传统掺铒(Er)光纤放大器的增益带宽已无法满足日益增长的通信带宽需求。为了对现有通信系统进行升级扩容，迫切需要开发出可实现多波段同时放大的光纤放大器。然而，国内尚未成功研制出能够实现多波段同时放大的增益光纤。基于改进的化学气相沉积技术，成功制备了可实现C+L+U波段同时放大的铋(Bi)铒共掺光纤，通过比较不同Bi、Er掺杂浓度对增益谱的影响，分析了其影响机制。讨论了不同泵浦方式(前向泵浦、后向泵浦和双向泵浦)和不同泵浦波长(1460 nm和1480nm)对增益谱的影响。结果显示，基于双向泵浦结构，当输入信号功率为-25 dBm时，采用自制铋铒共掺光纤搭建的放大器在1530～1670 nm范围内实现了 11。8 dB以上的增益，噪声指数为6。3dB～9。3dB。

    铋铒共掺光纤改进的化学气相沉积C+L+U波段放大器

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    基于MG-Y激光器的三波长自适应解调声传感系统

    高赉贲刘强韦传昊高玲歌...
    217-224页
    查看更多>>摘要：针对光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot)声传感器容易受环境波动干扰而发生灵敏度损失的问题，提出了一种基于单个可调谐激光光源的三波长自适应强度解调技术及相应的小型化声传感系统。该解调方案包括参数校准和实时检测两个步骤。在参数校准阶段，3个工作波长在同一个F-P腔中对应产生的光程差所导致的相位差为2π/3，采集工作波长相对应的反射光强的直流量，并据此计算得到灵敏区域的阈值，可用于实时检测光波传输过程中实际输出工作波长的反馈控制信号。基于宽范围、可调谐的调制光栅Y分支激光器构建小型化声传感系统，系统的检测灵敏度始终保持在最高灵敏度的0。866倍以上。该三波长自适应强度解调声传感系统无需复杂的多光路结构，反馈控制逻辑简单灵活，可在温度波动干扰环境下实现稳定、高灵敏度的多频混合声压信号检测，有望在含有温度、压力波动或者强电磁干扰的环境中进行声信号的长期、稳定性检测。

    光纤法布里-珀罗声传感器调制光栅Y分支激光器三波长自适应解调强度解调

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    基于低误差并行计算加速的OFDR实时处理技术

    帅禄玮张柳欣叶蕾王照勇...
    225-234页
    查看更多>>摘要：针对光频域反射计(OFDR)数据处理量大、实时性差的缺点，提出了一种基于低误差并行计算加速的OFDR数据处理结构，并采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现该结构，以满足高精度OFDR系统有效数据的实时处理需求。将OFDR数据处理过程分为可直接实时处理与难以实时处理部分。针对前者，提出了带有双门限比较器的扫频非线性校正算法，以降低重采样误差;针对后者，使用乒乓操作与并行计算加速数据处理，并根据FPGA的计算特点设计了一种具有动态精度的旋转因子，以便在保证计算无溢出的情况下取得最小的计算误差。在实验室搭建了测试系统，该系统的空间分辨率优于0。82 mm，测试长度在74。5 m以上，长度测试误差小于0。3 mm。测试结果显示:该系统的计算误差减小至10-7，相比固定精度下的10 5减小了 2个数量级;数据处理速度是计算机的11倍以上，在有效处理点数大于3000的情况下实现了 20 frame/s的实时处理，验证了该系统可以有效加速OFDR的数据处理过程。

    光通信光频域反射计(OFDR)可编程逻辑门电路(FPGA)实时处理与解调计算误差并行计算

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    紫外多波长激光雷达的臭氧浓度反演及分析

    沈吉曹念文卢兴来陈昊...
    235-246页
    查看更多>>摘要：在双波长差分吸收算法基础上，396 nm探测数据在气溶胶波长指数为1。0与消光-后向散射比为50且均出现50％偏差的情况下，会导致287/299 nm波长对信号反演的对流层臭氧质量浓度分别出现30。11±2。12 μg/m3与21。15±1。77 μg/m3的差异值。为反演得到较精确的臭氧质量浓度，利用全球自动观测网(AERONET)数据插值获得396 nm气溶胶的消光-后向散射比数据，将此数据结合紫外多波长激光雷达的396 nm通道数据来反演气溶胶光学参数，并根据不同气溶胶波长指数反演276/287、276/299、287/299 nm 3个波长对信号的臭氧质量浓度，通过查找最小臭氧质量浓度差值以获取较精确的气溶胶波长指数，所求的臭氧质量浓度是与气溶胶波长指数对应的两个臭氧质量浓度的平均值。以所求的气溶胶波长指数作为真值参照，发现当气溶胶波长指数假设值为1。0时会导致臭氧质量浓度的均方根误差为15。67 μg/m3。该结果表明4波长紫外激光雷达联合AERONET数据可反演得到气溶胶区域内较精确的臭氧质量浓度。

    激光雷达臭氧气溶胶差分吸收全球自动观测网

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    QPSK信号量子增强接收的混合测量方案研究

    郭畅党可征吴田宜杨君刚...
    247-254页
    查看更多>>摘要：量子增强接收技术具有比传统的相干探测技术更高的测量性能极限，在相干光通信领域能够为非正交量子态的识别提供更低的误符号率，提升相干光通信系统的性能。然而，目前QPSK信号的量子增强接收自适应反馈方案仍然面临方案过于复杂或性能难以突破标准量子极限的问题。本文联合经典零差测量和量子测量设计了混合测量方案，并基于报道的实验数据优化方案参数，最后通过蒙特卡罗仿真和数值模拟，计算混合测量方案在实验参数环境下的性能。该方案通过零差测量实现QPSK四态识别到二态识别问题的转换，并通过二元量子测量实现最终判决。仿真结果说明:对于平均光子数小于2的微弱相干光信号，混合测量方案具有在实际条件下突破标准量子极限的能力，在平均光子数为2时，误符号率相比标准量子极限降低了 10％。本研究为QPSK微弱信号的量子增强接收提供了一种结构简单、性能能够突破标准量子极限的方案，为量子增强接收技术在星地相干光等长距离通信系统的应用提供了参考。

    量子测量标准量子极限零差测量QPSK相干态

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    薄膜铌酸锂低串扰交叉波导

    胡毅标何佳晶王俊
    255-263页
    查看更多>>摘要：随着绝缘体上铌酸锂(LNOI)平台集成器件的增加，实现大规模集成变得尤为重要。低串扰和低损耗的多通道交叉波导可以大大减少波导连接的面积，从而提高集成密度和路由的灵活性。利用铌酸锂的各向异性，设计了基于自成像原理的不同尺寸的2×2交叉波导。该交叉波导基于X切LNOI，制造出的器件在C波段的串扰分别小于-33。31 dB(Y传方向)和-30。81 dB(Z传方向)，插入损耗最小分别为0。094dB(V传方向)和0。356 dB(Z传方向)。

    交叉波导铌酸锂集成光子自成像

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    完全实现自主可控的国产光栅设计软件

    丁新辉余惠李大为张军勇...
    264-274页
    查看更多>>摘要：通过对傅里叶模态法(也称严格的耦合波分析算法)的攻关与研究，介绍了一款国产的光栅设计与分析软件——光栅设计者。该软件独立开发，并完全自主可控，旨在填补国内光栅光学设计分析软件的空白。软件从算法开发与攻关开始，目前已取得了重大进展并即将发布。软件核心代码的自主率达到100％，与VirtualLab和Gsolver等国际主流光栅设计软件的计算精度相当，且支持更多光栅类型的设计与分析，包含一维、二维光栅及微结构和超表面等复杂光学结构。光栅设计者以简明的界面，表格化的参数输入，灵活多变的光栅结构建模，强大的参数扫描能力和高效的并行效率为特点，降低了用户的学习成本，适用于从极紫外到太赫兹波段的电磁场计算与分析。

    光栅光栅设计光学设计严格耦合波分析超表面微结构设计

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    150kW超高功率光纤激光器

    金东臣段云锋孙青赵巨云...
    275-276页
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