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(zhuǎn)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(xué)等，筆者將逐一評(píng)析。

1、偏振分束旋轉(zhuǎn)器
東南大學(xué)的Chunyu Deng等研究人員設(shè)計(jì)了應(yīng)用鈮酸鋰絕緣（LNOI）條形波導(dǎo)的大帶寬偏振分束旋轉(zhuǎn)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(jié)果表明：該器件支持TE偏振光在1514~1640nm寬波長跨度上實(shí)現(xiàn)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(biāo)；并支持TM偏振光在1502~1549nm寬波長跨度上實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)。綜上所述，該方案在片上偏分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中有較好的應(yīng)用前景。



2、條紋投影輪廓分析
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)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(guān)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)球體、彩色物體和孤立物體進(jìn)行了測量（誤差值僅為0.066mm），驗(yàn)證了上述方案的測量精度和適用性[2]。研究結(jié)果表明，如果被測物在相位域的深度范圍在2π以內(nèi)，則無需實(shí)施相位拓展過程，通過將相關(guān)相位差轉(zhuǎn)換為絕對(duì)相位差可直接重建物體三維形貌。因此，上述方案在質(zhì)量控制和缺陷檢測等工業(yè)生產(chǎn)線上具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。



3、超材料吸收器
江西師范大學(xué)的Biao Wu等研究人員設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)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(jié)果表明：當(dāng)VO2處于絕緣態(tài)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)1.31~3.18THz頻段內(nèi)吸收效率大于90%的工作窗口；通過將石墨烯的費(fèi)米能級(jí)從0eV調(diào)整到1eV，在頻段為2.8THz時(shí)可將吸收強(qiáng)度從5.3%動(dòng)態(tài)調(diào)整到99%；當(dāng)VO2處于金屬態(tài)時(shí)可實(shí)現(xiàn)4.45~8.40THz頻段內(nèi)吸收率大于90%的另一個(gè)工作窗口。另外，該器件的吸收特性具有絕對(duì)偏振不敏感性，在較寬入射角度范圍內(nèi)能保持良好特性[3]。因此，上述器件在太赫茲應(yīng)用領(lǐng)域具有潛在的使用價(jià)值。



4、光電振蕩器
成都大學(xué)的Chengxin Li等研究人員設(shè)計(jì)了采用級(jí)聯(lián)微波光子濾波器（MPF）且支持穩(wěn)定輸出的廣域可調(diào)諧光電子振蕩器（OEO），如圖4所示；其中，級(jí)聯(lián)MPF通過組合有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器和含雙并行循環(huán)延遲線（DP-RDL）的無限脈沖響應(yīng)（IIR）濾波器來實(shí)現(xiàn)。研究表明：通過改變可調(diào)光學(xué)時(shí)間延遲線（OVDL）能生成6.1~119.8GHz頻段內(nèi)的可調(diào)諧振蕩信號(hào)（平均步長為490MHz）；在1小時(shí)工作后該器件的最大振蕩頻率漂移值僅為1.817KHz，遠(yuǎn)低于無DP-RDL的同類器件[4]。上述器件不僅實(shí)現(xiàn)了寬帶可調(diào)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(hào)處理和雷達(dá)系統(tǒng)等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用價(jià)值。



5、彩色共聚焦顯微鏡
華僑大學(xué)的Yiqing Ye等研究人員設(shè)計(jì)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(kuò)展和峰值強(qiáng)度波長檢測算法進(jìn)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(duì)光譜共焦圖像為對(duì)象來準(zhǔn)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(gè)光譜共聚焦圖像之間構(gòu)建差強(qiáng)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)[5]。研究結(jié)果表明，由于無光譜擴(kuò)展，CDCM比常規(guī)CCM至少高一個(gè)數(shù)量級(jí)的高軸向靈敏度；在10 × NA  0.25物鏡下，CDCM能實(shí)現(xiàn)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(yīng)用領(lǐng)域具有較高的使用價(jià)值。



6、微波光子學(xué)
印度理工學(xué)院的Rajveer Dhawan等研究人員設(shè)計(jì)了采用雙驅(qū)動(dòng)馬赫曾德爾調(diào)制器的頻率調(diào)制連續(xù)波（FMCW）雷達(dá)應(yīng)用方案，以支持實(shí)現(xiàn)單目標(biāo)和多目標(biāo)探測過程，如圖6所示。該方案不使用任何光學(xué)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(yīng)，降低了系統(tǒng)應(yīng)用復(fù)雜度[6]。應(yīng)用該方案在150~210cm不同距離情況下對(duì)多個(gè)目標(biāo)（最多4個(gè)目標(biāo)）的進(jìn)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(jì)不同尺寸目標(biāo)的寬度；同樣的設(shè)置可支持檢測移動(dòng)目標(biāo)的速度；如通過具有更大啁啾帶寬及更小雷達(dá)橫截面來檢測目標(biāo)，則能進(jìn)一步提升距離分辨率。因此，上述方案在天氣監(jiān)測、導(dǎo)航防御等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。



參考文獻(xiàn)
[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.