Attenuation characteristics of a light attenuator combined by polarizers with different extinction ratios

This paper deals with a systematical analysis and an algorithm of attenuation characteristics of a light attenuator combined by n pieces of polarizers （n-LACP） whose extinction ratios are different from each other. The attenuation ratio expression of a two-LACP is deduced. We find that the monotonic attenuation interval depends on the first polarizer and that the attenuation range depends on the second one. For the three-LACP, a method for obtaining a monotonic attenuation interval is proposed. Moreover, the attenuation ratio expression is demonstrated. Analysis and experiment show that when the initial status of the three-LACP is at the maximum output, if the second or third polarizer rotates alone, the minimum attenuation ratios can reach K2^-1 and K3^-1, respectively, and if the first polarizer rotates, a minimum attenuation ratio of K2^-1K3^-1 can be obtained （K1, K2 and K3 represent the extinction ratios of the three polarizers in turn）. Furthermore, the attenuation ratio expression of n-LACP and the relevant attenuation characteristics are proposed. The minimum attenuation ratio of an n-LACP is （K2K3 ... Kn）-1.

Performance Analysis on WDMA Networks with Wavelength Routers and In-line Amplifiers under Non-ideal Signal Extinction Ratio

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷａｖｅｌｅｎｇｔｈｒｅｕｓｅａｎｄｏｐｔｉｃａｌｉｎｌｉｎｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎａｒｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｓｃａｌｅａｂｌｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓ（ＷＤＭＡ）...

A 155 Mbps laser diode driver with automatic power and extinction ratio control

An integrated laser diode driver(LDD) driving an edge-emitting laser diode was designed and fabricated by 0.35 μm BiCMOS technology. This paper proposes a scheme which combines the automatic power control loop and temperature com-pensation for modulation current in order to maintain constant extinction ratio and average optical power. To implement tem-perature compensation for modulation current,a novel circuit which generates a PTAT current by using the injecting base current of a bipolar transistor in saturation region,and alternates the amplifier feedback loop(closed or not) to control the state of the current path is presented. Simulation results showed that programmed by choice of external resistors,the IC can provide modu-lation current from 5 mA to 85 mA with temperature compensation adjustments and independent bias current from 4 mA to 100 mA. Optical test results showed that clear eye-diagrams can be obtained at 155 Mbps,with the output optical power being nearly constant,and the variation of extinction ratio being lower than 0.7 dB.

锌镁比对Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr合金显微组织与耐腐蚀性能影响的研究

通过调整Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr合金中的Mg元素含量,研究了Zn/Mg比的变化对合金相演变以及腐蚀性能的影响规律。结果表明:Al_(8)Cu_(4)Er相、Al_(3)(Er,Sc)相与含Fe相存在明显的伴生关系,二者依附于含Fe相生长。Zn/Mg比的变化可显著改变三者间的交互形式,高的Zn/Mg比例有利于稀土相独立生长,且在比值为4.18的条件下,Al_(8)Cu_(4)Er相与含Fe相均得到了显著细化。细化的晶界第二相使腐蚀坑深度仅为82μm,而连续的伴生混合相、粗大稀土相等均会不同程度降低合金的耐蚀性能。

高热稳定CaGdAlO_(4)∶Er^(3+)/Yb^(3+)荧光粉的上转换发光及其温度传感性能

获得具有良好热稳定性和发光性能的非接触式光学温度传感材料是目前的研究热点之一,本工作通过高温固相法制备了Er^(3+)/Yb^(3+)共掺CaGdAlO_(4)∶Er_(x),Yb_(0.10)(x=0.006、0.008、0.010、0.012、0.014)荧光粉,尺寸大小分布在0.6~4.2μm。在980 nm激光激发下,该荧光粉在500~700 nm发射谱由两个发射带组成,528和550 nm处两个较强的绿光发射带,归属于Er^(3+)的^(2)H_(11/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁,663 nm处较弱的红光发射带,归属于Er^(3+)的^(4)F_(9/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁。上转换发光强度最大组分为CaGdAlO_(4)∶Er_(0.010),Yb_(0.10)。300~573 K变温发射谱表明,基于荧光强度比FIR_(528/550)参数,温度传感绝对灵敏度S_(A)从44.4×10^(-4) K^(-1)(@300 K)先增大到52.0×10^(-4) K^(-1)(@445 K)随后减小到49.0×10^(-4) K^(-1)(@573 K)。相对灵敏度S_(R)则从0.95×10^(-2) K^(-1)(@300 K)单调减小到0.27×10^(-2) K^(-1)(@573 K)。冷热循环实验表明该材料的热重复性优于98%。结果表明,CaGdAlO_(4)∶Er_(0.010),Yb_(0.10)荧光粉在光学温度传感领域具有潜在的应用前景。

Er_(2)SiO_(5)纳米粉体的并流共沉淀法合成

以Er_(2)O_(3)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用并流共沉淀法合成了纳米Er_(2)SiO_(5)粉体。研究了前驱体Si/Er摩尔比、煅烧温度以及反应体系pH值对Er_(2)SiO_(5)物相组成和显微结构的影响,并探讨了Er_(2)SiO_(5)粉体的合成机理。结果表明:前驱体Er/Si摩尔比为20∶12,煅烧温度为1300℃时,Er_(2)SiO_(5)粉体由X2-Er_(2)SiO_(5)纯相组成,具有近球形形貌特征。低Er/Si摩尔比可降低Er_(2)SiO_(5)的结晶温度并促进X2-Er_(2)SiO_(5)的生成,反应体系pH值的升高则对[Si—O—Er]结构的生成具有一定的促进作用。Er_(2)SiO_(5)前驱体是以[Si—O—Er]网络结构形式存在的,煅烧过程中通过分解和结构重组逐步生成Er_(2)SiO_(5),Er_(2)O_(3)杂质相的生成是高Er/Si摩尔比前驱体[Si—O—Er]网络结构中的Er^(3+)在Er_(2)SiO_(5)结晶过程中的析出造成的。

Design of a photonic crystal fiber polarization beam splitter with simple structure and ultra-wide bandwidth

A novel polarization beam splitter(PBS)based on dual-core photonic crystal fiber(DC-PCF)is proposed in this work.The proposed DC-PCF PBS contains two kinds of lattices and three kinds of air holes to form the asymmetrical elliptic dual-core structure.By using the full-vector finite element method,the propagation characteristics of the proposed DC-PCF PBS are investigated.The simulation results show that the bandwidth of the proposed DC-PCF PBS can reach to 340 nm,which covers the S+C+L+U communication bands,the shortest splitting length is 1.97 mm,and the maximum extinction ratio appears near wavelength 1550 nm.Moreover,the insertion loss of the proposed DC-PCF PBS is very low.It is believed that the proposed DC-PCF PBS has important applications in the field of all-optical communication and network.

Buck Converter Current Measurement Using Differential Amplifier

The accuracy of the measured current is a preeminent parameter for Current Control based Power Converter applications to ensure genuine operation of the designed converter.The current measurement accuracy can be affected by several parameters which includes the type of technology used,components used for the selected technology,aging,usage,operating and environmental conditions.The effect of gain resistors and their manufacturing tolerances on differential amplifier-based buck converter current measurement is investigated in this work.The analysis mainly focused on the output voltage variation and its accuracy with respect to the change in gain resistance tolerances.The gain resistors with 5%,1%,0.5%and 0.1%manufacturing tolerances taken for the worst-case analysis and the calculated performance results are compared and verified with the simula-tion results.The Operational amplifiers(Op-Amp)for high frequency power con-verter applications must operate in a high frequency noise environment and the intended current measuring system must manage common mode noise distur-bances paired with the signal to be measured.Based on the Common Mode Rejec-tion Ratio(CMRR)the common mode voltages and noise signals will effectively getfiltered out.Lesser CMRR results in lower common mode signal rejection,resulting in poor precision and noise rejection.In differential amplifiers,the CMRR predominantly depends on gain resistors.So,the variations in Common Mode Rejection Ratio due to gain resistor tolerances also analyzed and compared with the output voltage variations.Besides the effects of resistor tolerances,this paper also examines the effect of Op-Amp offset voltage on output accuracy spe-cifically for low magnitude input currents.The obtained results from this analysis clearly shows that the gain resistors with 0.1%tolerance gives maximum accuracy with improved CMRR and accuracy at low magnitude input currents will get well improved by using Op-Amps with Low Offset voltage specifications.

窄脊型波导半导体激光器偏振与横模关系研究

基于有效折射率法建立了窄脊型波导数值计算模型,通过实验研究了InGaAs量子阱窄脊型波导半导体激光器偏振特性与横模之间的关系。根据理论计算,脊型波导中类TM模式在慢轴方向的有效折射率差更大,类TM模式的限制因子比类TE模式的限制因子更大、更容易出现慢轴高阶模式;而随着脊型波导的高度增加,快轴高阶模式被截断,类TE00模式的限制因子逐渐增加至与类TM00模式相近,慢轴高阶模式因其大的散射损耗被抑制,理论上可实现高偏振度、高光束质量激光输出。在实验方面,利用量子阱材料的增益偏振特性,通过脊型高度与宽度的设计,制备了高偏振度、基横模的窄脊型波导半导体激光器。

基于硅基光电子芯片的低损耗动态偏振控制器

动态偏振控制器能够实现输入光场任意偏振态到输出光场任意偏振态的控制,可以动态补偿长距离单模光纤导致的双折射效应,是量子通信和相干通信系统中的重要器件.本文设计并实验验证了基于硅基光电子芯片的低损耗动态偏振控制器,芯片采用标准的绝缘体上硅工艺制作,器件整体尺寸为5.20 mm×0.12 mm×0.80 mm,整体损耗为5.7 dB,最大功耗为0.2W.基于可变步长.模拟退火算法、低噪声探测器和高静态消光比的器件,动态偏振消光比可锁定至30 dB以上.芯片采用热相移器对TE0光场的相位延迟量进行控制,整体为0°/45°/0°/45°结构,可实现无端偏振控制.基于Lumerical软件对核心部件偏振旋转分束结构进行了优化,该结构将以端面耦合方式进入波导中的TM0模式光场转化至另一波导中的TE0模式光场,而原单波导中TE0模式光场不发生转化,实验测得动态偏振控制器的静态偏振消光比可达40 dB以上.该器件具有小体积、低功耗和低成本的特点,可以广泛应用于量子通信和相干通信等领域,特别是需要考虑体积、功耗和成本的应用场合.

混合颗粒系蒙特卡罗消光模型及反演方法

在单一颗粒系中,消光光谱法颗粒粒径测量模型通常基于Mie散射理论和Lambert-Beer(LB)定律。但多种颗粒物构成的混合颗粒系的消光特性更为复杂,颗粒粒径与混合比均会影响消光谱,需要发展新的理论模型。作者设计一种蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)原理的混合颗粒系消光模型,将入射光束离散化成光子,通过追踪其从发射至接收/逃逸过程中所有事件,统计光子去向并研究混合颗粒系的消光特性。为了验证蒙特卡罗模型的准确性,分别对聚苯乙烯和玻璃微珠单一颗粒系中消光谱进行数值计算,结果与Lambert-Beer定律预测误差小于2%。进一步将模型扩展至由聚苯乙烯和玻璃微珠构成的混合颗粒系,其消光谱随玻璃微珠占比(混合比)增大而依次递增,直至混合比为1时退化为单一颗粒系,而波长减小时,消光随混合比变化趋势由线性向非线性转变,两种颗粒自身消光特性差异越大则非线性趋势越明显,说明混合系消光值由颗粒类型、混合比、颗粒粒径和光波长共同决定且相互耦合。根据预测消光谱,采用三种全局最优算法对混合颗粒粒径和混合比参数反演。结果表明:混合比单参数反演结果的误差最小,均在1.5%以内;对两种颗粒粒径进行双参数反演时,误差均在3%以内;对两种粒径和混合比进行三参数同步反演时,误差增大,但均在10%以内。综合分析三种反演算法,PSO算法耗费时间最长,是其他算法的数倍,IGA算法效果较好且更加稳定。初步验证了设计的蒙特卡罗模型可应用于混合颗粒系的消光谱预测,实现了两种颗粒粒径与颗粒系混合比的同步反演。

基于Fernald-PSO法反演气溶胶激光雷达比及其对斜程能见度的影响

为了提高斜程能见度的计算精度,提出了一种基于Fernald-PSO法求解气溶胶激光雷达比的方法.首先,以均匀层底部和顶部的大气消光系数相等为条件构建气溶胶激光雷达比和气溶胶消光系数边界值的方程.然后,再以激光雷达数据反演和AERONET网站观测的气溶胶光学厚度相等为条件构造另一参量方程.最后,采用Fernald-PSO法解方程组,用得到的参量反演气溶胶消光系数计算斜程能见度.采用激光雷达和AERONET数据对该方法进行验证,分析气溶胶激光雷达比对斜程能见度反演的影响.结果表明,同一信号气溶胶激光雷达比假设值与计算值相差越大,气溶胶消光系数和斜程能见度的相对误差绝对值也越大,最大误差分别为18.93%和19.90%.

利用颗粒物激光雷达水平扫描污染源分布-实例分析

利用激光雷达对丽江市区出现的一次颗粒物轻度污染过程进行观测,反演数据得到颗粒物消光系数和退偏比,对颗粒物在水平方向上的分布特征进行分析,确定污染源相关信息。结果表明,监测点东面1 km附近农田秸秆燃烧和东南面1.7 km处云南XX物流园颗粒物排放两个污染源对本次污染贡献较大。通过激光雷达水平扫描溯源定位污染源,能及时为环境管理部门精准治理提供技术支撑,从而实现源头管理。

一种集成式红外偏振探测器的盲元检测方法研究

现有红外偏振探测器盲元检测主要依据GB/T 17444-2013中的判别方法,这会忽略对某些无法正常响应偏振光的异常像元的统计。这些像元无法通过国标剔除,严重影响成像质量,因此需要在原有盲元检测方法的基础上叠加一种偏振盲元检测方法,从而更精准地对偏振红外探测器进行盲元评价。提出了一种通过依据电动起偏器进行消光比测试来获得偏振盲元的方法,可以极大程度地减小由内部偏振角度刻蚀带来的测试误差,同时可以实现对偏振器件偏振盲元与常规过热像元、死像元的多维度同时检测。利用本单位自行研制的320×256探测器进行实验验证。采用国标识别的盲元数量为1010个;引入偏振盲元后,盲元数量为1178个,总体盲元数量比前者增加了0.2%。

Er,Cr:YSGG激光照射后牙周病牙根面的形态学研究和钙磷比率分析

目的观察Er,Cr:YSGG激光照射后牙周病牙根面的形态学变化及主要元素钙、磷的改变。方法收集中、老年人离体牙周病牙18颗、健康阻生第三磨牙6颗。对18颗牙周病患牙根面进行平整后,随机选取12颗作激光照射研究;其余6颗作酸处理研究;6颗第三磨牙作健康对照。扫描电镜下观察不同根面处理方式导致的根面形态变化,用色谱分析仪分析各组根面钙磷比率(Ca/P),并进行统计学比较。结果激光照射组可有效去除玷污层,得到粗糙度较均匀、洁净的根面。酸处理组去除根面玷污层能力较强,但电镜观察两组根面形态有差异。两组均未发现熔融、炭化、裂纹及牙本质暴露。色谱分析仪分析结果显示激光照射组与酸处理组根面钙磷比率无明显差异(P>0.05)。结论Er,Cr:YSGG激光照射根面平整后的牙周病牙根面可有效去除玷污层及表层病变牙骨质,具有潜在的应用价值。

挤压比对Al-Cu-Mg-Ag-Er合金线材组织及性能影响

通过热挤压工艺制备了不同挤压比的Al-Cu-Mg-Ag-Er线材,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热分析(DSC)和拉伸性能以及电阻率测试等方法研究了不同挤压比对合金线材显微组织、力学性能和导电性能的影响。结果表明,随挤压比增大,晶粒尺寸减小;同时,合金挤压过程中,合金中原骨骼状的Al2Cu相和Al8Cu4Er相破碎,分别呈块状和颗粒状。在较高的挤压比(λ=50~100)下,块状的Al2Cu相部分溶解,Al8Cu4Er相仍稳定存在。随挤压比增大,合金的抗拉强度和伸长率提高,电阻率增大;挤压合金的力学性能和电阻率受到晶粒细化,析出相粒子熔化和材料加工硬化的综合影响。

Er^(3+)／Yb^(3+)共掺LiNbO_(3+)晶体中Er^(3+)的光谱特性分析

在室温下,测量了采用Czochralski方法生长的as-grown和经退火处理的Z切Er3+／Yb3+共掺同成 分LiNbO3晶体的a偏振吸收光谱(300-1 650 nm)。运用Judd-Ofelt理论对该晶体中Er3+的光谱特性进行 了分析。由所测得的吸收系数的积分计算得到了从基态到激发态的若干个主要的电子跃迁强度实验值。利 用最小二乘法确定出Er3+／Yb3+共掺LiNbO3晶体中Er3+的Judd-Ofelt参数。进而确定了自发辐射概率,从 激发态能级到其各个下能级的荧光分支比以及能级辐射寿命。此外,还讨论了Yb3+的共掺和退火处理对 LiNbO3晶体中Er3+光谱特性的影响。

纳米NaYb_(1-x)F_(4)∶Er^(3+)_(x)中Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂浓度变化引起的相变和发光增强

在Yb^(3+)和Er^(3+)共掺杂氟化物纳米体系中,2%Er^(3+)掺杂浓度为上转换发光的最佳浓度,高于这个浓度,随着Er^(3+)掺杂浓度的增加,将发生严重上转换发光浓度猝灭,已为人们广泛认知和接受。本文合成了不同Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂浓度比的NaYb_(1-x)F_(4)∶Er^(3+)_(x)系列上转换发光纳米粒子。通过扫描电镜、XRD和荧光光谱等分析方法对这些合成的样品进行了表征。研究结果表明,当Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂浓度比在0.02/0.98~0.2/0.8和0.6/0.4~0.8/0.2范围时,合成的NaYb_(1-x)F_(4)∶Er^(3+)_(x)纳米粒子分别为α相和β相结构;而特别值得注意的是,当掺杂浓度比在0.3/0.7~0.4/0.6范围时,合成的纳米粒子为从α相向β相过渡的α相和β相共存相结构。Er^(3+)/Yb^(3+)最佳掺杂浓度比分别为0.02/0.98和0.4/0.6的两种α相和β相共存相结构的纳米粒子都展现了非常好的上转换发光增强。这些结果对于理解稀土离子浓度发光猝灭机制,提高上转换发光效率,促进稀土纳米发光材料在新型光源、生物医学和激光等领域的应用都具有重要的科学研究意义和启发作用。

Lu_(2)O_(3)∶Er^(3+)/Yb^(3+)荧光材料的上转换发光及其温度传感特性

采用CO_(2)激光区熔法制备了Lu_(2)O_(3)∶0.5%Er^(3+)/x%Yb^(3+)(x=1,3,5)上转换荧光材料。X射线衍射结果表明,所制备的Lu_(2)O_(3)∶Er^(3+)/Yb^(3+)荧光材料具有纯Lu_(2)O_(3)晶相。在980 nm激光激发下,样品发出明亮的上转换荧光。光谱测试结果表明,样品上转换荧光强度和荧光中绿光与红光比例随Yb^(3+)离子浓度改变,当Er^(3+)和Yb^(3+)离子浓度分别为0.5%和3%时,样品上转换荧光强度最强。通过荧光强度比(FIR)技术研究了样品Lu_(2)O_(3)∶0.5%Er^(3+)/3%Yb^(3+)在298~873 K温度范围内上转换荧光温度传感特性,在532.8 K时最大绝对灵敏度为0.0060 K^(-1),在298 K时最大相对灵敏度为0.0090 K^(-1)。结果表明,Lu_(2)O_(3)∶Er^(3+)/Yb^(3+)荧光材料非常适合用于宽温度范围荧光温度传感。

X射线激发深层肌体温度传感材料La_2O_2S∶Yb^(3+),Er^(3+)的测温性质研究

Yb^(3+)、Er^(3+)共掺杂上转换发光材料能被红外光激发,可用于肌体内部温度测量,但上转换材料效率较低,无法实现较深组织温度探测。考虑到Er^(3+)能级可被多种光源布居,较好肌体穿透性的X射线无疑是理想的激发源。本文首次报道了一种新型的深层肌体温度传感材料La_2O_2S∶Yb^(3+),Er^(3+)。数据表明,X射线激发下,在不同温度下的两个绿光发射强度比符合玻尔兹曼分布,最高测温灵敏度达到了0.011 5 K^(-1)。我们相信Yb^(3+)、Er^(3+)共掺的La_2O_2S是可以应用于临床的理想测温材料。