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用于检测痕量铅离子的功能化反射结构光纤干涉传感器
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作者 赵可 刘震 +3 位作者 刘露遥 余长源 潘竞顺 黄旭光 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第4期167-175,共9页
铅离子(Pb^(2+))是日常生活中常接触的有毒重金属污染物之一。本研究开发了一种新型反射式光纤干涉传感器,用于检测痕量铅离子。该传感器结构由单模光纤、无芯光纤和细芯光纤(TCF)依次拼接而成。TCF的包层被氢氟酸部分腐蚀并涂覆功能化... 铅离子(Pb^(2+))是日常生活中常接触的有毒重金属污染物之一。本研究开发了一种新型反射式光纤干涉传感器,用于检测痕量铅离子。该传感器结构由单模光纤、无芯光纤和细芯光纤(TCF)依次拼接而成。TCF的包层被氢氟酸部分腐蚀并涂覆功能化的水凝胶传感膜。该传感膜选用甲基丙烯酸2-羟基乙酯(2-HEMA)作为识别单体。2-HEMA中的氧原子能与Pb^(2+)发生配体-受体相互作用,形成“-O-Pb-O-”交联结构,从而改变TCF的新包层有效折射率。因此,可以通过观察反射光谱中光信号的变化来检测水溶液中Pb^(2+)的浓度。所提出的传感器具有很高的检测灵敏度(1.926×10^(9)nm·mol^(-1)·L),其检测极限为4.14 ppt(1 ng·L^(-1)=1 ppt),比世界卫生组织(WHO)规定的饮用水中Pb^(2+)(10 ppb,1μg·L^(-1)=1 ppb)浓度低1000倍。此外,利用一个方程组实现了该传感器的温度自校准功能,成功地消除了环境温度的干扰。由于该传感器良好的特异性、稳定性以及反射式结构,非常便于实时远程检测,为环境和人类健康监测提供了广阔的前景。 展开更多
关键词 铅离子浓度 光学传感 反射式干涉结构 光纤传感器 温度干扰
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C+L波段低弯曲损耗非耦合三模组渐变折射率光纤设计
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作者 王卓 崔明杰 余长源 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2659-2667,共9页
光纤是现代通信网络中最为稳定的信号传输媒介,提升光纤模式的数量是满足通信容量日益增加的有效方法.本文设计了低弯曲损耗的非耦合三模组(LP_(01),LP_(11),LP_(21))渐变折射率光纤,运用分层分析法给出了渐变折射率光纤中模组的严格截... 光纤是现代通信网络中最为稳定的信号传输媒介,提升光纤模式的数量是满足通信容量日益增加的有效方法.本文设计了低弯曲损耗的非耦合三模组(LP_(01),LP_(11),LP_(21))渐变折射率光纤,运用分层分析法给出了渐变折射率光纤中模组的严格截止条件.此外,利用有限元仿真软件求解光纤模式的有效模场面积和弯曲损耗,得到低弯曲损耗条件下在C+L波段(1530~1625 nm)传输三模组的设计区间.揭示了纤芯中心折射率凹陷和沟槽层共同作用可促进光纤径向高阶模式的截止.模拟结果表明,所设计光纤的模组间有效折射率差大于等于3×10^(-3),弯曲半径为30 mm时的最大弯曲损耗为1.3 d B/km,符合ITU-T推荐的低弯曲损耗条件.而且,在1550 nm波长下,模组内简并模有较小的差分模式群时延(≈176 ps/km),可通过4×4多输入多输出技术补偿简并模之间的串扰.该光纤可适用于C+L波段上实现模组间非耦合的空分复用信号传输. 展开更多
关键词 少模光纤 渐变折射率 低弯曲损耗 空分复用 光纤通信
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神经网络在布里渊光时域分析仪温度提取中的应用(特邀) 被引量:1
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作者 余长源 王碧炜 +1 位作者 王亮 吕超 《光通信研究》 北大核心 2017年第6期42-47,共6页
文章回顾了本研究小组将人工神经网络(ANN)和深度神经网络(DNN)用于提取布里渊光时域分析仪(BOTDA)传感系统中的温度分布信息的研究工作。在对ANN或者DNN模型进行适当的训练之后,沿被测光纤的温度分布信息能够被训练完成的ANN或DNN从实... 文章回顾了本研究小组将人工神经网络(ANN)和深度神经网络(DNN)用于提取布里渊光时域分析仪(BOTDA)传感系统中的温度分布信息的研究工作。在对ANN或者DNN模型进行适当的训练之后,沿被测光纤的温度分布信息能够被训练完成的ANN或DNN从实验获得的布里渊增益谱(BGS)中直接提取出来,而不需要像传统的洛伦兹线型拟合(LCF)方法一样先对BGS拟合得到布里渊频移(BFS),再将其转换成温度信息。实验结果展示出了用ANN和DNN进行温度提取的方法相比于用传统LCF方法的优势。 展开更多
关键词 温度提取 人工神经网络 深度神经网络 布里渊光时域分析仪
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辅助判决式最大似然式相干光接收机的冷启动(英文) 被引量:2
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作者 翟薇薇 陈健 +1 位作者 沈建华 余长源 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期108-111,共4页
在辅助判决式最大似然式相干接收机启动策略基础上,提出了另一种冷启动方案:利用M次幂算法获得启动序列,再过渡至辅助判决最大似然性相位估计.仿真结果验证了该方案的可行性.进一步优化表明:当M次幂算法与辅助判决最大似然性算法参数均... 在辅助判决式最大似然式相干接收机启动策略基础上,提出了另一种冷启动方案:利用M次幂算法获得启动序列,再过渡至辅助判决最大似然性相位估计.仿真结果验证了该方案的可行性.进一步优化表明:当M次幂算法与辅助判决最大似然性算法参数均取最优值时,冷启动方案性能达到最佳.与传统启动方案相比,这种冷启动方案能够应用于多接收机系统中,且更加适用于未来突发模式相干光传输系统中. 展开更多
关键词 相干光通信 载波相位估计 辅助判决式最大似然式 冷启动
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基于DCO-OFDM的帧内信号时域调整技术研究(英文) 被引量:2
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作者 由骁迪 陈健 +1 位作者 马新凤 余长源 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期144-148,共5页
在传统OFDM系统中,OFDM码元在信道特性不佳时可能会超出保护间隔并严重影响相邻码元,从而造成码间干扰和载波间干扰.针对此类干扰,在高速非相干光OFDM通信系统中,提出了一种基于直流偏置光OFDM的帧内信号时域调整方案.该方案运用傅里叶... 在传统OFDM系统中,OFDM码元在信道特性不佳时可能会超出保护间隔并严重影响相邻码元,从而造成码间干扰和载波间干扰.针对此类干扰,在高速非相干光OFDM通信系统中,提出了一种基于直流偏置光OFDM的帧内信号时域调整方案.该方案运用傅里叶变换的基本性质,通过简单的频域子信道预处理,便可以将直流偏置光OFDM时域信号进行帧内交叉性时序搬移,使信号能量从码元边缘部分集中到中间部分.数值模拟表明,该方案能显著降低因码元超出保护间隔而引起的码间干扰和载波间干扰,从而有效改善系统的误码率性能.对于某些通过减小保护间隔来提高信息传输有效性的光OFDM系统,该方案也具有很大意义. 展开更多
关键词 非相干光通信 直流偏置光OFDM 保护间隔 帧内信号时域调整 码间干扰
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相干光OFDM通信系统中的IQ补偿和相位估计 被引量:1
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作者 曹圣皎 甘培润 余长源 《光通信研究》 北大核心 2012年第6期10-12,38,共4页
文章首先研究了相干光OFDM(正交频分复用)通信系统中的线性损耗,包括IQ(同相/正交相)不平衡以及线性相位噪声;提出了一种DA(基于决策)的不需要周期性地插入训练数据的方法。计算机仿真结果表明,所提出的方法可以有效估计并补偿这两类线... 文章首先研究了相干光OFDM(正交频分复用)通信系统中的线性损耗,包括IQ(同相/正交相)不平衡以及线性相位噪声;提出了一种DA(基于决策)的不需要周期性地插入训练数据的方法。计算机仿真结果表明,所提出的方法可以有效估计并补偿这两类线性损耗;在此基础上,提出了一种在考虑信道色散噪声的情况下,联合补偿IQ不平衡和线性相位噪声的新算法。 展开更多
关键词 正交频分复用 同相 正交相不平衡 相位噪声 基于决策
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基于高阶边带注入法布里-珀罗激光器的多路线性扫频光源
7
作者 王文轩 廉安 +4 位作者 李连艳 张云山 颜雅西 余长源 陈向飞 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期109-117,共9页
基于高阶边带调制和光注入法布里-珀罗(F-P)激光器的波长选择性放大理论,设计并实现了一种具有较宽扫频范围和较窄线宽特性的多路线性扫频光源(SOS)。由窄线宽激光器阵列产生的多个光波经过线性扫频电信号调制后,产生多路高阶边带扫频... 基于高阶边带调制和光注入法布里-珀罗(F-P)激光器的波长选择性放大理论,设计并实现了一种具有较宽扫频范围和较窄线宽特性的多路线性扫频光源(SOS)。由窄线宽激光器阵列产生的多个光波经过线性扫频电信号调制后,产生多路高阶边带扫频光信号。利用同步电流补偿,将光信号注入并锁定F-P激光器的多个纵模,经放大边带信号后能获得多路线性扫频光源。实验使用了4个窄线宽激光器,将光信号注入F-P激光器锁定三阶边带,可以同时产生4路线性扫频光源,其扫频范围和扫频速率比一阶边带数值提高了3倍,分别为39.8~44.2 GHz和9.28 THz/s,实现线性度超过99.9992%和线宽低于1 kHz。所提结构可以应用于调频连续波(FMCW)激光雷达和光频域反射(OFDR)分布式光纤传感。 展开更多
关键词 法布里-珀罗激光器 光电器件 线性扫频 高阶调制 光注入
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光相干QAM信号的弹性DAML相位估计 被引量:6
8
作者 王萍 陈健 +3 位作者 由骁迪 马兆慧 刘雪 余长源 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期63-71,共9页
提出相干光通信系统的弹性判决辅助式最大似然(DAML)相位估计算法,将弹性DAML相位估计算法从相移键控(PSK)系统扩展到正交幅度调制(QAM)系统,并进行相位估计误差推导。仿真结果表明,弹性DAML在不同块长度条件下存在误比特率(BER)下界,... 提出相干光通信系统的弹性判决辅助式最大似然(DAML)相位估计算法,将弹性DAML相位估计算法从相移键控(PSK)系统扩展到正交幅度调制(QAM)系统,并进行相位估计误差推导。仿真结果表明,弹性DAML在不同块长度条件下存在误比特率(BER)下界,能消除传统DAML的块长度效应,可有效降低符号检测过程对信号相位波动的要求,进而放宽相干光系统对激光器线宽的限制。 展开更多
关键词 光通信 弹性判决辅助式最大似然 载波相位估计 激光器相位噪声 正交幅度调制
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相干光M-PSK系统的弹性DAML相位估计算法
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作者 王萍 陈健 +3 位作者 由骁迪 刘雪 马兆慧 余长源 《中国科学:技术科学》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期1271-1278,共8页
相干光通信系统中判决辅助式最大似然(DAML)相位估计算法因其较高的计算效率引起了广泛的关注.然而,传统DAML相位估计算法假设激光器相位噪声在整个块长度区间内是恒定不变的,这引起了块长度效应.本文考虑了激光器相位噪声缓慢时变的特... 相干光通信系统中判决辅助式最大似然(DAML)相位估计算法因其较高的计算效率引起了广泛的关注.然而,传统DAML相位估计算法假设激光器相位噪声在整个块长度区间内是恒定不变的,这引起了块长度效应.本文考虑了激光器相位噪声缓慢时变的特点,并提出了基于相干光M-PSK系统的弹性DAML相位估计算法来克服传统DAML相位估计算法中存在块长度效应的缺点.该算法在传统DAML算法的基础上引入了加权系数来更准确地进行载波相位恢复.同时,本文推导了该算法的相位估计误差,并用仿真验证了其有效性.仿真结果也表明:弹性DAML算法能消除传统DAML算法的块长度效应,并能放宽相干光M-PSK系统对激光器线宽的要求. 展开更多
关键词 相干光通信 载波相位估计 判决辅助最大似然(DAML) 块长度效应 M-PSK
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Broadband instantaneous multi-frequency measurement based on chirped pulse compression
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作者 Beibei Zhu Min Xue +1 位作者 Changyuan Yu Shilong Pan 《Chinese Optics Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第10期24-28,共5页
A broadband instantaneous multi-frequency measurement system based on chirped pulse compression,which potentially has a sub-megahertz(MHz)accuracy and a hundred-gigahertz(GHz)measurement range,is demonstrated.A signal... A broadband instantaneous multi-frequency measurement system based on chirped pulse compression,which potentially has a sub-megahertz(MHz)accuracy and a hundred-gigahertz(GHz)measurement range,is demonstrated.A signalunder-test(SUT)is converted into a carrier-suppressed double-sideband(CS-DSB)signal,which is then combined with an optical linearly frequency-modulated signal having the sweeping range covering the+1 st-order sideband of the CSDSB signal.With photodetection,low-pass filtering,and pulse compression,accurate frequencies of the SUT are obtained via locating the correlation peaks.In the experiment,single-and multi-frequency measurements with a measurement range from 3 to 18 GHz and a measurement accuracy of<±100 MHz are achieved. 展开更多
关键词 instantaneous frequency measurement chirped pulse compression frequency-to-time mapping microwave photonics
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Performance comparison among three different Stokes vector direct-detection receivers
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作者 Xiaojie Shen Jiahao Huo +7 位作者 Xian Zhou Kangping Zhong Jinhui Vuan Jiajing Tu Keping Long Changyuan Yu Alan Pak Tao Lau Chao Lu 《Chinese Optics Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第10期18-23,共6页
Stokes vectors direct detection(SV-DD)is an effective solution for short-reach optical communications.In this Letter,we investigate two-dimensional-modulation direct-detection systems based on three Stokes vector rece... Stokes vectors direct detection(SV-DD)is an effective solution for short-reach optical communications.In this Letter,we investigate two-dimensional-modulation direct-detection systems based on three Stokes vector receivers(SVRs).The influences of three key factors including the states-of-polarization(SOP),the splitting ratio of the coupler,and the excess loss(EL)are studied in detail.It is shown that the splitting ratio for achieving optimum performance will be changed with SOP and EL conditions.Among these SVRs,the3×3 coupler-based receiver with its optimal splitting ratio shows the best bit error rate performance and stability against the change of SOP. 展开更多
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