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基于智能锁模算法、时间拉伸技术和实时高速电路建立的实时光谱分析控制平台
近日,上海交通大学电子系义理林教授课题组基于智能锁模算法、时间拉伸技术和实时高速电路建立的实时光谱分析控制平台,实现了锁模激光器输出飞秒脉冲的实时光谱调控,对飞秒激光器的设计具有重要的应用价值。相关成果以“Intelligent control of mode-locked femtosecond pulses by time-stretch-assisted real-time spectral analysis”为题目于2020年1月发表于国际光学顶尖期刊《Light: Science & Applications》(中科院长春光机所与Nature出版集团合办期刊),并入选为封面文章,在“News & Views”栏目被专门评述。博士生蒲国庆为第一作者,义理林教授为通信作者。 图说:期刊封面文章 飞秒尺度(1E-15秒)脉冲对应着原子分子、材料、生物蛋白、化学反应等丰富物质体系的众多超快过程,有着广泛而重要的应用。锁模激光器作为产生飞秒脉冲的重要基础研究工具,在物理、化学、生物、材料、信息科学等领域都有广泛的应用。飞秒锁模激光器自上世纪六十年代发明以来,与其相关的研究分别于1999,2005,2018年获得过诺贝尔奖。 随着超快光学的快速发展,越来越多的前沿应用需要对飞秒脉冲的时域和光谱进行精细控制。由于飞秒脉冲的产生涉及非常复杂的非线性和色散传输效应,达到特定脉冲状态的稳态输出需要对激光器多个参数在高维空间进行优化,传统基于激光器光学设计和优化的方法已被证明难以精确实现。 通过对飞秒脉冲状态进行智能识别,结合智能算法对激光器多参数进行全局优化,有望获得理想的飞秒脉冲输出,但其主要挑战在于飞秒脉冲难以实时精确识别。低速时域采样无法识别飞秒脉冲宽度和形状,光谱仪虽可识别飞秒脉冲积分光谱但无法识别其瞬时光谱,因此传统方法都无法做到实时控制飞秒脉冲精确锁模状态。为了解决这一难题,义理林教授课题组提出在锁模控制环内引入时间拉伸-色散傅里叶变换(TS-DFT)技术,通过时域到光谱的转换,采用低速时域采样即可识别飞秒脉冲对应的瞬时光谱宽度和形状。结合智能控制算法,实现了以1.4nm为精度对飞秒脉冲光谱宽带从10nm到40nm进行可编程控制,光谱形状可编程为高斯型或三角形等。这是本领域首次实现飞秒锁模脉冲光谱宽度和形状高精度实时编程控制,解决了飞秒锁模脉冲锁模状态无法精确调控的难题。 基于实时的光谱控制,该研究还展示了从窄谱锁模态至宽谱锁模态以及从三角形光谱脉冲态至宽谱锁模态的演变过程,发现两者动力学过程具有相似性,提出了目标锁模状态可能决定中间动力学过程的猜想,为人们进一步探索锁模激光器内部机理提供新视角。 图说:基于快速光谱分析的飞秒锁模脉冲智能控制 非线性光学著名专家John Dudley教授(欧洲物理学会主席,IEEE/OSA Fellow)在《Light: Science & Applications》的“News & Views”栏目撰文介绍此项工作,认为本工作极具创新性,开拓了研究锁模动力学新的可能性,很可能应用于多种锁模光纤激光器中。 义理林教授课题组过去六年来一直致力于解决飞秒锁模激光器的智能控制问题,2019年发表在光学领域顶级期刊《Optica》的“智能锁模激光器”成果入选美国光学学会旗下新闻杂志《Optics & Photonics News》2019年光学年度进展“Optics in 2019”。该方向工作部分得到国家自然科学基金(61575122)的支持。《Light: Science & Applications》论文全文https://www.nature.com/articles/s41377-020-0251-x《Light: Science & Applications》“New & Views”评述论文https://www.nature.com/articles/s41377-020-0270-7
上海交通大学 2021-04-10
关于电驱动表面等离激元集成回路的研究
利用了碳纳米管在电驱动下优异的光学性能和极小的直径,将碳纳米管电子学器件与表面等离激元条形波导集成在一起,实现了集成表面等离激元电驱动源、表面等离激元条形波导和表面等离激元近场探测器的表面等离激元互联器。
北京大学 2021-04-11
基于ASP的网络化制造应用集成服务平台
本项目以“基于ASP的网络化制造应用集成服务平台”作为系统实现的突破口,来解决应用与实践问题,其直接的目的是利用先进的互联网技术,为制造业提供一种新的集成构架、使能工具及平台,通过服务驱动的整体解决方案,采用“扁平式”网络化分散制造系统实现在低成本、高质量和短周期的前提下解决特定产品、零部件的生产问题,进而以双赢方式占领全球市场,并满足客户个性化需求。同时,为本专题的行业/区域现代集成制造系统的应用示范项目、相关的重点课题提供原型工具系统。
西安交通大学 2021-01-12
基于物联网的智慧农业大数据集成应用系统
采用层次化、模块化设计,整个系统由数据采集控制模块、数据传输系统、自动反馈系统和显示系统组成。服务器整合数据存入数据库,采用大数据分析技术建立专家系统, 并以此作为自动调控的标准。在自动反馈系统里采用三级自动控制技术,分别是单片机控制的模块级、嵌入式网关级和服务器级,三者相互独立,互为保险,并且均可以根据实时环境状况做出调节,并自动下达控制指令。显示系统由三部分组成,一是位于农业现场的显示屏,二是 PC 终端,三是基于安卓系统的移动终端,从而实现环境参数值的实时观测和控制,并实时指导农业生产。系统可
扬州大学 2021-04-14
硅基上III-V的直接外延及器件集成
采用光互连技术可以有效的解决集成电路进一步发展的尺寸限制同时可以极大的提高芯片间信息传输的速度和频率。Si基光子集成是实现集成电路光互联的核心技术和重要研究方向。然而,Si因为其间接带系的特性很难作为发光材料使得Si基光源的缺失成为制约Si基光子芯片的瓶颈,而传统Ⅲ-Ⅴ族材料如GaAs,InP等由于优良的光电转换效率已经在光电子器件领域得到广泛的应用。因此,Si基与Ⅲ-Ⅴ的集成是实现Si基光子芯片的一种理想途径。
南京大学 2021-04-14
基于遗传优化的集成光子带通滤波器设计方法
随着包括5G通讯、物联网在内的新型产业的兴起,在实际应用中对于高速、低损耗的信息处理系统的需求与日俱增。传统的电子器件受摩尔定律的限制,在储存密度和运算速度的突破上均面临瓶颈,并且进入“ 后摩尔时代”,电子器件不可无限制地进行集成。器件的尺寸越小,量子效应越明显,集成的困难就越大。作为摩尔定律的延续,人们提出一种极具潜力的设计——光子芯片。相较于传统的电子芯片,光子芯片的巨大优势之一是光子之间无相互作用力,可以大大降低系统的功耗,增大信息传输的带宽。因此,光子芯片可以在数据通信、高性能计算和传感技术上有重要的应用。 带通滤波器是一种信号前端处理器件,是光子芯片集成的重要元器件之一。它可以有效抑制不需要波段的信号,仅允许目标波段通过,这在信号处理领域具有广泛的应用。然而,目前带通滤波器在光子集成器件领域少见报道。传统方法大多依赖经验以及物理启发进行结构设计和参数优化,需要耗费大量资源,器件的性能有局限性。相较于传统的设计方法,利用算法设计纳米光子学器件具有普适性和高效性。通过采用恰当的算法进行优化,可以有效提高设计效率,优化器件指标,避免出现局部最优的情况,找到性能最优的器件。 图1.带通滤波器扫描电镜图
北京理工大学 2023-07-10
中国科大实现光子偏振态的可集成固态量子存储
郭光灿院士团队在固态量子存储领域取得重要进展。该团队李传锋、周宗权研究组基于自主加工的激光直写波导,实现了光子偏振态的可集成固态量子存储,存储保真度高达99.4±0.6%,该工作显著推进了可集成量子存储器在量子网络中的应用。
中国科学技术大学 2022-06-02
基于新型氢转换材料的便携式氢动力集成装备的开发
新型氢转换材料实现了简单、高效、即时即地制氢,结合氢氧燃料电池,可为国民经济和军事领域提供便携式电源的解决方案。关键产品技术已达国际先进水平,增强了我国在氢能制取和应用技术上的核心竞争力。
哈尔滨工业大学 2021-04-14
一种墙体转角处锁石加固结构
本实用新型公开了一种墙体转角处锁石加固结构,包括墙体和条石基础,所述条石基础的上方砌设有墙体,两面墙体砌合成夹角为90度的三维空间,在两面墙体的夹角处设有一块沿高度方向垂直放置的转角石,且该转角石抵设在条石基础的上方;所述转角石的上方设有沿水平方向放置的锁石,该锁石共设有两块,且两块锁石交叉叠置于转角石的上方,构成三角支撑结构。与现有技术相比,本实用新型的有益效果体现在加固结构简单易行;加固结构具有美观效果,能可靠的保护墙体转角不受破坏;能有效保护砌体结构墙体转角部位的稳定,同时可增加结构竖向的承载
安徽建筑大学 2021-01-12
青蒿琥酯抗肝纤维化的作用及其应用
青蒿琥酯在体内、外有确切的抗肝纤维化作用,对实验性肝纤维化的效果显著,安全,使用方便,可用于慢性病毒性肝炎及化学毒物等所致的肝纤维化及肝硬化的预防与治疗,应用前景光明
天津医科大学 2021-02-01
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