3/01/2023，光纖在線訊，光纖在線特約編輯邵宇豐，王安蓉，陳鵬，李彥霖，李沖，劉栓凡，左仁杰，袁杰，柳海楠，楊林婕，陳超，胡文光，李文臣。

2023年1月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：偏振分束旋轉器、條紋投影輪廓分析、超材料吸波體、光電振蕩器、彩色共聚焦顯微鏡、微波光子學等，筆者將逐一評析。

1、偏振分束旋轉器
東南大學的Chunyu Deng等研究人員設計了應用鈮酸鋰絕緣（LNOI）條形波導的大帶寬偏振分束旋轉器（PSR），如圖1所示。該器件由絕熱錐、Y型分束器和多模干涉儀組成（最小特征尺寸大于500nm）[1]。研究結果表明：該器件支持TE偏振光在1514~1640nm寬波長跨度上實現小于1.3dB的低插入損耗（IL）和大于20dB的高偏振消光比（PER）指標；并支持TM偏振光在1502~1549nm寬波長跨度上實現小于1.5dB的IL和大于10dB的PER；測量高PER和低IL器件的工作帶寬可以通過增加絕熱錐的長度實現。綜上所述，該方案在片上偏分復用光傳輸系統(tǒng)中有較好的應用前景。



2、條紋投影輪廓分析
安徽農業(yè)大學的Yuwei Wang等研究人員提出了一種高效無相位糾纏條紋投影輪廓（FPP）分析方案，如圖2所示。他們通過相移算法提取被測物體與參考平面的相關相位圖，然后比較兩幅相位圖即直接重建三維形貌。研究人員對標準球體、彩色物體和孤立物體進行了測量（誤差值僅為0.066mm），驗證了上述方案的測量精度和適用性[2]。研究結果表明，如果被測物在相位域的深度范圍在2π以內，則無需實施相位拓展過程，通過將相關相位差轉換為絕對相位差可直接重建物體三維形貌。因此，上述方案在質量控制和缺陷檢測等工業(yè)生產線上具有潛在的應用價值。



3、超材料吸收器
江西師范大學的Biao Wu等研究人員設計了一種雙通道可切換型寬帶太赫茲超材料吸收器，如圖3所示。該器件由如下6層結構組成：VO2貼片、頂部SiO2間隔層、石墨烯薄膜、VO2薄膜、底部Topas間隔層和底部金屬層。研究結果表明：當VO2處于絕緣態(tài)時可以實現1.31~3.18THz頻段內吸收效率大于90%的工作窗口；通過將石墨烯的費米能級從0eV調整到1eV，在頻段為2.8THz時可將吸收強度從5.3%動態(tài)調整到99%；當VO2處于金屬態(tài)時可實現4.45~8.40THz頻段內吸收率大于90%的另一個工作窗口。另外，該器件的吸收特性具有絕對偏振不敏感性，在較寬入射角度范圍內能保持良好特性[3]。因此，上述器件在太赫茲應用領域具有潛在的使用價值。



4、光電振蕩器
成都大學的Chengxin Li等研究人員設計了采用級聯微波光子濾波器（MPF）且支持穩(wěn)定輸出的廣域可調諧光電子振蕩器（OEO），如圖4所示；其中，級聯MPF通過組合有限脈沖響應（FIR）濾波器和含雙并行循環(huán)延遲線（DP-RDL）的無限脈沖響應（IIR）濾波器來實現。研究表明：通過改變可調光學時間延遲線（OVDL）能生成6.1~119.8GHz頻段內的可調諧振蕩信號（平均步長為490MHz）；在1小時工作后該器件的最大振蕩頻率漂移值僅為1.817KHz，遠低于無DP-RDL的同類器件[4]。上述器件不僅實現了寬帶可調諧性，而且提升了系統(tǒng)穩(wěn)定性，因此該器件在未來傳感器、信號處理和雷達系統(tǒng)等領域具有極大的應用價值。



5、彩色共聚焦顯微鏡
華僑大學的Yiqing Ye等研究人員設計一種新型彩色微分共聚焦矩陣（CDCM）傳感器，如圖5所示；與需要光譜擴展和峰值強度波長檢測算法進行軸向定位的傳統(tǒng)彩色共焦顯微鏡（CCM）相比，該器件以一對光譜共焦圖像為對象來準確辨別表面高度；而且，其中的軸向掃描過程能通過消除殘余色差和在兩個光譜共聚焦圖像之間構建差強信號來實現[5]。研究結果表明，由于無光譜擴展，CDCM比常規(guī)CCM至少高一個數量級的高軸向靈敏度；在10 × NA  0.25物鏡下，CDCM能實現優(yōu)于0.1μ m的軸向精度，軸向測量范圍為28μm，橫向分辨率為0.87μ m，且不受橫向色差影響。因此，上述器件在攝像尤其在物鏡應用領域具有較高的使用價值。



6、微波光子學
印度理工學院的Rajveer Dhawan等研究人員設計了采用雙驅動馬赫曾德爾調制器的頻率調制連續(xù)波（FMCW）雷達應用方案，以支持實現單目標和多目標探測過程，如圖6所示。該方案不使用任何光學濾波器從而克服了光帶通濾波器頻響受限所引起的帶寬限制效應，降低了系統(tǒng)應用復雜度[6]。應用該方案在150~210cm不同距離情況下對多個目標（最多4個目標）的進行探測后證明：該方案支持獲得小于15cm的距離分辨率，且能夠估計不同尺寸目標的寬度；同樣的設置可支持檢測移動目標的速度；如通過具有更大啁啾帶寬及更小雷達橫截面來檢測目標，則能進一步提升距離分辨率。因此，上述方案在天氣監(jiān)測、導航防御等領域具有廣闊的應用前景。



參考文獻
[1]C. Deng et al., "Broadband Polarization Splitter-Rotator on Lithium Niobate-on-Insulator Platform," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 1, pp. 7-10, 1 Jan.1, 2023, doi: 10.1109/LPT.2022.3215268.
[2]Y. Wang, K. Yang, Y. Wang, H. Zhu and X. Chen, "Phase Unwrapping-Free Fringe Projection Profilometry for 3D Shape Measurement," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 2, pp. 65-68, 15 Jan.15, 2023, doi: 10.1109/LPT.2022.3223110.
[3]B. Wu, X. Liu, G. Fu, G. Liu, Z. Liu and J. Chen, "Bi-Channel Switchable Broadband Terahertz Metamaterial Absorber," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 1, pp. 15-18, 1 Jan.1, 2023, doi: 10.1109/LPT.2022.3218133.
[4]C. Li, J. Li, Z. Luo, H. Wang, R. Dai and Z. Wu, "Stable and Widely Tunable Optoelectronic Oscillator Using a Cascade Microwave Photonic Filter," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 2, pp. 73-76, 15 Jan.15, 2023, doi: 10.1109/LPT.2022.3220633.
[5]Y. Ye, D. Yi, Z. Liu, W. Jiang and Y. Liu, "Novel Chromatic Differential Confocal Matrix Sensor Using Multiband Spectral Images," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 1, pp. 31-34, 1 Jan.1, 2023, doi: 10.1109/LPT.2022.3220401.
[6]R. Dhawan, K. Moyal and A. Choudhary, "Optical Filter-Less Photonic FMCW Radar for Multi-Target Detection," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 2, pp. 81-84, 15 Jan.15, 2023, doi: 10.1109/LPT.2022.3224219.