基于遗传算法的太赫兹多功能可重构狄拉克半金属编码超表面

多功能可重构超表面能够满足对器件小型化、集成化、适用于多场景应用的需求,是近几年的研究热点之一.本文采用狄拉克半金属作为可控材料,提出了一种太赫兹多功能可重构编码超表面.首先设计了一种顶部由狄拉克半金属材料构成的“回”字形结构的三层太赫兹编码超表面单元,利用外加偏置电压动态调节狄拉克半金属介电常数,使超表面单元在1.95 THz处实现2 bit编码.然后基于设计的编码超表面单元结构,利用遗传算法对编码超表面的阵列排布进行逆向设计,从而实现波束赋形、涡旋波束产生及雷达散射截面缩减等功能.研究结果表明,针对波束赋形,在1.95 THz处可以实现俯仰角在40°范围内、方位角在360°范围内任意角度的单波束与多波束反射,并且多波束中的各个波束的俯仰角和方位角都可以单独调控,提高了对太赫兹波束调控的灵活性;针对涡旋波束,可以产生拓扑电荷数为l=±1,l=±2的单涡旋波束,并且可以实现俯仰角在30°范围内、方位角在360°范围内任意角度的单涡旋波束与多涡旋波束调控;此外,在1.72—2.51 THz范围内可以实现大于10 dB的雷达散射截面缩减.因此,提出的狄拉克半金属编码超表面可以实现多种功能,且性能优良,在通信网络、天线和雷达系统等领域具有一定的应用前景.

基于深度学习的电光调制型可编程光学频率梳

【目的】为了满足各种应用领域对高性能光学频率梳(OFC)的需求,特别是在宽带宽、高平坦度、中心波长和谱线间距等参数可以独立调节方面,文章提出了一种基于2次耦合射频(RF)信号来驱动单个双驱动马赫—曾德尔调制器(DDMZM)以产生OFC的方法。【方法】通过使用单个乘法器来生成2次耦合RF信号,不仅增加了所产生OFC的梳线数量,而且具有结构简单和成本低廉等优点。此外,为了进一步提高OFC的优化效率和性能,文章还采用了基于深度学习的逆向设计和分析方法。【结果】研究结果显示,基于构建级联网络的逆向设计能够在不到1 s的时间内找到目标OFC的对应参数。这种快速参数确定方法不仅可以实现梳线数量、OFC功率和梳线间隔的可编程性,还能生成具有1.769 dB平坦度的13线OFC。文章所提高效率设计方法为OFC的快速制备和应用提供了强大的支持。【结论】文章所提方案在OFC的生成技术中具有显著优势,特别是在性能、灵活性和优化效率方面表现卓越。文章所提基于2次耦合RF信号驱动DDMZM的OFC生成方法,不仅简化了系统结构,降低了成本,还通过深度学习的逆向设计方法大幅提高了设计效率。这些特点使得文章所提方案能够满足广泛的应用需求,尤其适用于需要快速、高效且灵活调节OFC参数的场合。

基于二维光子晶体的多波段太赫兹波4×2编码器

为了扩大编码器的适用波段范围,设计了一种基于二维光子晶体的多波段太赫兹波4×2编码器。利用Rsoft软件结合平面波展开(PWE)法和时域有限差分(FDTD)法对编码器的性能进行了深入的研究和分析。研究结果表明:编码器的输出透过率会随着波导分支处介质柱的横向偏移量的变化而变化;经过优化设计后的太赫兹波4×2编码器能够在103.80~108.57 μm、109.19~111.12 μm以及111.94~114.08 μm波段内实现高对比度的4×2编码逻辑功能,且对比度不低于9.30 dB,最高可达到29.47 dB,响应时间不超过16.04 ps。

金属-DBR-金属结构中光学Tamm态的弱耦合特性研究

当金属-分布式Bragg反射镜-金属(M1-DBR-M2)结构中的DBR周期数比较大时,M1-DBR-M2中的两光学Tamm态(OTS)发生弱耦合。通过研究M1-DBR-M2结构中OTS弱耦合情况下的反射光谱和OTS本征波长电场分布,揭示了弱耦合情况下的OTS和光隧穿效应。研究结果表明:在弱耦合情况下,金属薄膜M1的厚度影响了OTS的本征波长,而金属薄膜M2的厚度对OTS的本征波长没影响。虽然弱耦合情况下只能激发M1-DBR交界面处的OTS1,但电场局域现象并不是仅仅发生在M1-DBR交界面处,光可以穿过DBR到达并被局域在DBR-M2交界面处,存在光的隧穿效应。光隧穿效应的强弱与两OTS的本征波长失谐量大小有关,本征波长失谐量越小,光隧穿效应越强。两OTS的本征波长失谐量的大小,也影响了光在M1-DBR-M2结构中局域的强弱,本征波长失谐量越小,光的局域现象越强,反射光谱中凹峰处的反射率越小。

可调谐波长转换器的研究进展

可调谐波长转换器在DWDM全光网络中具有举足轻重的作用。介绍了现有的几种主要的可调谐波长转换器的原理、结构和所用器件 。

基于SFRL的FWM型可调谐波长转换器啁啾特性分析

基于半导体光纤环形腔激光器的四波混频型可调谐全光波长转换器的宽带理论模型,从理论上研究了输入信号光功率、注入电流、两个耦合器的耦合比、激射光波长和半导体光放大器有源区长度对转换光频率啁啾的影响.结果表明:转换光的频率啁啾随着输入信号光峰值功率、注入电流以及SOA有源区长度的增大而增大,随两个耦合器耦合比的增大而减小.

光电信息科学与工程专业创新实践教学模式的研究

本文从实践教学体系建设、创新体系建设、校企合作模式、教学手段等方面,进行了光电信息科学与工程专业创新实践教学模式的改革。实践证明:通过创新实践教学模式的改革,提高了学生的工程实践能力和创新能力,并在学科竞赛和创新方面取得了丰硕的成果。

40Gbit/s高速OOK到OFSK全光码型转换器的研究

全光码型转换器可以提高光网络的有效性和灵活性,是未来光网络中不可缺少的一部分。文章提出了一种基于半导体光放大器(SOA)中瞬时交叉相位调制(T-XPM)效应和光带通滤波器的开关键控(OOK)到光频移键控(OFSK)的高速全光码型转换方案。该方案结构简单,易于实现。在实验上实现了40 Gbit/s的OOK到OFSK的全光码型转换,并对其转换特性进行了实验研究。

丛式井组总体防碰与钻井顺序优化技术及应用

针对丛式井组井间距小、钻井数量多、井间防碰钻井顺序优化难度大的技术特点,利用观察法结合系统科学方法,对平台与钻机整拖方向、目标点与井口位置、各目标井方位关系等进行了系统研究,以老168丛式井组为例,借助于Paradigm软件计算辅助手段,提出了一套钻井顺序整体优化思路与方法,并分析了钻井顺序排列规律。研究表明,对于密集型丛式井组钻井顺序优化,在分析防碰控制不利因素的基础上,根据油藏特点与布井规律分析钻井顺序优化原则,结合平台自身特点确定钻井顺序优化的方案,借助计算软件进行钻井顺序实施前的不断优化与实施过程中的持续优化。最终得到既满足油藏要求、又满足钻探目的的最优化钻井顺序,为国内海油陆采大型丛式井组钻井方案总体规划提供了科学依据。

基于PM的多功能超宽带调制技术的研究

基于相位调制器(PM)级联高斯带通滤波器,提出了一种超宽带(UWB)多功能调制方案,可以实现通断键控(OOK)、脉冲极性调制(PBM)和脉冲形状调制(PSM)。该方案结构简单,只需单个光源,利用率较高,仅改变比特序列发生器(BSG)的编码就可实现三种UWB调制格式间的灵活切换;产生的三种信号只包含一个波长,在光纤中传输时无需复杂的非线性控制和色散管理。使用光通信软件Optisystem进行模拟,研究了光源功率、调制速率以及两支路PM和滤波器系统误差的影响,对OOK、PBM和PSM信号的传输性能进行了分析。结果表明,光源功率和调制速率在一定范围内变化时,可以获得性能最佳的UWB调制信号。

基于SOA的全光超宽带脉冲振幅调制方案

文章基于SOA(半导体光放大器)中的XGM(交叉增益调制)效应,提出一种实现全光UWB(超宽带)PAM(脉冲振幅调制)的方案。该方案只需要一个外部光源和一个SOA,结构简单,调制速率快。利用光通信系统软件OptiSystem对该方案进行仿真,分析了光源功率、SOA的注入电流和光源波长等系统参数对UWB PAM信号性能的影响。

超窄带微环谐振滤波器的设计及传输特性分析

提出了一种基于双微环引起范诺共振效应实现超窄带滤波的微环谐振滤波器,通过泵浦波导和微加热装置使其同时具备有源和可调谐性能。通过耦合模理论,推导了该结构的透射率及超窄带带宽公式,并利用MATALAB软件模拟了在滤波器结构中注入增益对超窄带带宽和滤波器的透过率的影响,以及微环波导的热光效应对滤波器谐振波长的影响。仿真结果表明,在滤波器中注入增益能增大透过率,压缩滤波器的超窄带带宽,且微环波导的热光效应可使谐振波长发生红移或蓝移。

光纤强度调制加速度传感器的研究

设计了一种透射式强度调制光纤加速度传感器,利用带尾纤的准直器(内置自聚焦透镜)直接作敏感质量块,采用双准直器组接收,经过加、减及比值运算,提高了光路的光耦合效率并使光源扰动及微弯损耗干扰的影响得到有效补偿,给出了模拟计算和初步实验结果。模拟计算和实验数据表明,该加速度传感器具有良好的线性度、一致性和稳定性。

“多维协同”教学模式在光电类课程中培养学生创新意识的研究

以当前新时期信息技术对光电子技术领域创新性人才的实际要求为背景,针对光电类课程在教学方式、主体、评价体系等方面的实际问题,提出了以"多维协同"教学模式改进光电类课程教学方法、构建高效课堂。分析了通过教师、学生、教学资源等方面的协同合作来提高课堂教学效果,提升学生自主学习的积极性,为实现光电类高效课堂、培养具有创新意识人才提供有益参考。

《光电子学》课程中培养创新型人才的方法探究

针对《光电子学》的课程特点和教学实际,以信息社会培养个性化、创新型人才为出发点,分析了目前该课程存在的问题,总结了通过启发式教学、师生同台授课、多样化考核等以学生为主体的交互式教学模式来改进课堂教学方法和学习效果,激发学生的学习兴趣与自主学习能力,为光学类专业课程的课堂教学探索与改革提供有益的参考。

基于光学tamm态的石墨烯光开关的研究

提出了一种基于光学tamm态(OTS)的石墨烯光开关方案。在该方案中,利用在金属-分布式布拉格反射镜界面处产生的OTS,以及石墨烯的电控特性,通过改变外加电压来改变石墨烯的折射率,使OTS的本征波长发生漂移,光的反射率由最低点上升至高反射区,从而实现光开关的通断控制。利用有限元法和时域有限差分法对提出的光开关进行了仿真研究。研究结果表明,当入射波长为846.5nm时,可以实现光开关,其插入损耗为0.88dB,消光比约为12.7dB,响应时间约为1.36ps。该光开关具有插入损耗低和响应时间快的优势,在未来的光通信系统和光信息处理系统中具有很好的应用前景。

节能便携式洗车机的研制

介绍一种从汽车点烟器座引出电源和利用低压水射流技术进行洗车的洗车机实验样机。通过实验对洗车机的流量、压力、用水量、洗车时间以及喷射距离、入射角进行了测量。实验结果证明,洗车机样机设计合理,满足自助清洗汽车的实际需求。

真空自动量热仪测温电路的改进

对自动真空量热仪的测温电路进行了改进 .设计出了新的二级放大的测温电路 ,对温度进行了精确标定 .结果表明 ,改进后的电路有较好的抑制噪声的能力 。