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题名面向星地激光通信的大气湍流预报研究进展(特邀)
被引量：1
- 1
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作者
郭盈池
李浪
李晨
高春清
付时尧
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机构
北京理工大学光电学院
光电成像技术与系统教育部重点实验室
信息光子技术工信部重点实验室
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第3期19-31,共13页
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基金
国家自然科学基金项目(62375014,62350011,11834001,61905012)
国家重点研发计划(2022YFB3607700)
北京市自然科学基金项目(1232031)。
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文摘
激光通信系统在大气环境下应用的性能受到严重制约,当激光在大气湍流中传输时,其波面会发生畸变。在激光通信系统中,对大气湍流相关参数进行预报可以提前对星地数据传输链路进行调度,避免建立无效的通信任务。此外,大气湍流预报在天文选址、光学遥感等领域也有重要价值。随着国内外相关工作的长期积累以及算力、观测设备等硬件的能力提升,当前科研人员已经提出了一些大气湍流预报方案。文中主要综述了国内外学者在大气湍流预报方面的研究进展,首先详细介绍了目前应用比较广泛的中尺度数值预报技术,列举了使用中尺度数值预报方法对国内外典型区域的大气湍流进行预报的相关工作;然后介绍了深度学习方法在大气湍流预报中的应用情况,对其优势与局限性进行了讨论;最后介绍了一种面向星地激光通信的大气相干长度短时预报方法。
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关键词
大气湍流
湍流预报
Cn2廓线
大气相干长度
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Keywords
atmospheric turbulence
turbulence prediction
profile
atmospheric coherent length
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分类号
TN929.12
[电子电信—通信与信息系统]
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题名复杂结构光场的多自由度协同调控技术研究进展
被引量：1
- 2
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作者
张智超
海澜
张书瑞
高春清
付时尧
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机构
北京理工大学光电学院
信息光子技术工业和信息化部重点实验室
光电成像技术与系统教育部重点实验室
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出处
《光电工程》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期61-74,共14页
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基金
国家重点研发计划(2022YFB3607700)
国家自然科学基金资助项目(62350011,62375014,11834001,61905012)
北京市自然科学基金资助项目(1232031)。
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文摘
对光场各自由度的单一或协同调控获得的结构光场由于具有新颖的物理性质,展现了重要的研究意义和应用价值。例如,轨道角动量作为一种全新的调控自由度直接影响光场相位与空间分布,常通过单独作用或共同作用构造高维空间,调控生成的涡旋光场及矢量光场已广泛应用于超大容量光通信、遥感探测、量子通信等领域。在此基础上,针对日益发展的前沿应用需求,引入新的光场调控自由度与传统自由度结合,进一步拓展高维和多维的结构光场研究成为了亟待解决的问题。本文首先从双自由度调控技术出发,以矢量涡旋光场为重点介绍了两种典型内癝自由度的耦合以及作用方式;在此基础上,结合本课题组的相关工作,系统综述了超越传统自由度并打破双自由度数目限制的复杂结构光场调控技术。
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关键词
光场调控
矢量涡旋光场
多自由度耦合
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Keywords
laser field manipulation
vector vortex beams
multiple degrees-of-freedom
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分类号
TN929.1
[电子电信—通信与信息系统]
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题名涡旋光束的自适应光学波前校正技术
被引量：17
- 3
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作者
高春清
张世坤
付时尧
胡新奇
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机构
北京理工大学光电学院
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2017年第2期1-6,共6页
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基金
973计划(2014CB340004)
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文摘
涡旋光束是一种具有螺旋波前的光束,其特点是其光强分布为环形,携带有与螺旋波前结构相关的轨道角动量。由于涡旋光束的角量子数可取任意整数,同时不同角量子数的光束之间相互正交,因此可提高光通信系统的信道容量。但涡旋光束在自由空间传输时会受到大气湍流的影响,进而产生波前畸变,因此需要采用自适应波前校正技术对畸变后的光束进行校正。文中对现有的涡旋光束波前校正技术进行了概述,重点介绍了笔者课题组提出的应用GS相位恢复算法和高斯光束探针相结合对涡旋光束波前畸变校正的技术及应用SPGD算法和泽尼克多项式对涡旋光束波前畸变校正的研究工作。
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关键词
自适应光学
涡旋光束
波前校正
GS算法
SPGD算法
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Keywords
adaptive optics
vortex beam
wavefront correction
GS algorithm
SPGD algorithm
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分类号
O436
[机械工程—光学工程]
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题名光束轨道角动量谱的测量技术研究进展(特邀)
被引量：5
- 4
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作者
付时尧
黄磊
吕燕来
高春清
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机构
北京理工大学光电学院
信息光子技术工业和信息化部重点实验室
光电成像与系统教育部重点实验室
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2021年第9期1-15,共15页
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基金
国家自然科学基金(11834001,61905012)
国防基础科研计划(JCKY2020602C007)。
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文摘
自Allen等证明具有螺旋相位波面的激光束携带有轨道角动量以来,对光束轨道角动量调控技术的研究取得了跨越式的发展,获得了包括相位涡旋光束、矢量涡旋光束、激光束阵列等多种新型结构光场,在超大容量光通信、遥感探测、激光加工、高分辨率成像等领域展现出广阔的应用前景。准确测量光束的轨道角动量是其应用的重要基础,早期人们更多地关注对待测光束所包含的轨道角动量成分分布的测量,后来逐步拓展至对各个轨道角动量成分的强度比重即轨道角动量谱的测量。文中系统地回顾并总结近年来光束轨道角动量谱测量技术的发展,主要介绍了包括基于衍射、模式分束等方法的新型光束轨道角动量谱测量技术。
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关键词
激光光场调控
轨道角动量谱
涡旋光束
结构光束
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Keywords
laser field manipulation
orbital angular momentum spectrum
vortex beams
structured beams
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分类号
O435
[机械工程—光学工程]
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题名矢量涡旋光束的表征及腔内生成技术
- 5
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作者
付时尧
海澜
宋睿
高春清
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机构
北京理工大学光电学院
信息光子技术工业和信息化部重点实验室
光电成像与系统教育部重点实验室
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出处
《量子电子学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期110-119,共10页
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基金
国防基础科研计划,JCKY2020602C007
国家自然科学基金,11834001,61905012。
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文摘
矢量涡旋光束是一种新型的结构光场,具有螺旋相位和横截面各向异性偏振分布,在光镊、旋转体探测、光通信、高分辨率成像、量子信息等领域展现出广泛的应用前景。随着研究的不断深入,对矢量涡旋光束的复杂光场模式分布要求越来越高,给矢量涡旋光束的生成技术带来了巨大的挑战。此外,如何更加实用且有效地完备表征矢量涡旋光束的模场分布、模式特性亦是其应用的重要基础。本研究团队长期从事包括矢量涡旋光束在内的结构光场调控及应用技术研究,提出了多种输出模式连续可调的矢量涡旋光束腔外、腔内生成技术。介绍了近年来本课题组在矢量涡旋光束的表征和腔内生成方面的主要工作,包括矢量涡旋光束总角动量态的四参量表征法、激光谐振腔内横纵模调控技术等,并在此基础上报道了人眼安全波段全固态矢量涡旋光束激光器。
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关键词
量子光学
矢量涡旋光束
总角动量
固体激光器
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Keywords
quantum optics
vectorial vortex beam
total angular momentum
solid laser
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分类号
O438
[机械工程—光学工程]
-
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题名采用深度学习校正畸变涡旋光束的方法综述(特邀)
被引量：3
- 6
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作者
王佳琦
付时尧
李浪
郭盈池
李晨
高春清
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机构
北京理工大学光电学院
-
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2022年第7期12-22,共11页
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基金
国防基础科研计划(JCKY2020602C007)
国家自然科学基金(11834001,61905012)。
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文摘
涡旋光束是一种携带轨道角动量的新型结构光场,在超大容量光通信、遥感探测等领域有着广阔的应用前景。涡旋光束在大气等非均匀介质中传输时会产生波前畸变,使得其携带的轨道角动量发生改变,对实际应用产生不利影响,因此需要引入自适应光学波前校正技术对其进行畸变校正。综述了近年来国内外学者在涡旋光束自适应畸变校正方面的研究进展,首先简要介绍了当前较为成熟的涡旋光束畸变校正技术,包括高斯光束探针与波前传感相结合、相位恢复算法与面阵探测技术相结合等技术方案;然后着重介绍了基于深度学习的新型涡旋光束畸变校正技术,包括泽尼克多项式系数反演、湍流相位屏反演等,同时讨论了将深度学习用于涡旋光束畸变校正的优势及局限性;最后展望了涡旋光束自适应畸变校正技术的发展趋势。
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关键词
涡旋光束
自适应光学
深度学习
大气湍流
波前校正
-
Keywords
vortex beam
adaptive optics
deep learning
atmospheric turbulence
wavefront correction
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分类号
O436
[机械工程—光学工程]
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题名湍流大气中高稳定性全庞加莱球光束模式选择(特邀)
被引量：3
- 7
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作者
刘雪婷
翟焱望
付时尧
高春清
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机构
北京理工大学光电学院
信息光子技术工业和信息化部重点实验室
光电成像技术与系统教育部重点实验室
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2021年第9期70-80,共11页
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基金
国家自然科学基金(11834001,61905012)
国防基础科研计划(JCKY2020602C007)。
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文摘
作为新型结构光束的一类,全庞加莱球光束因其横截面上自旋角动量和轨道角动量发生耦合,近年来在自由空间光通信领域内受到广泛关注。然而,传输信道中的大气湍流将产生诸如光束扩展、漂移、光强闪烁等严重影响,进而限制光通信系统性能。结合随机相位屏,对具有"C"型偏振奇点的全庞加莱球光束、"V"型偏振奇点的柱矢量光束和均匀偏振的标量涡旋光束在湍流大气中的传播进行大量的数值模拟。归一化光强相关系数和模式纯度被用于研究杂合庞加莱球表面不同位置处表征的全庞加莱球的稳定性。结果表明,相较于具有相似偏振拓扑荷和光强分布的柱矢量光束以及标量涡旋光束而言,坐标位于南半球的全庞加莱球光束在弱湍流和中湍流(r0=0.5 m,0.125 m)下具有较高稳定性。而在强湍流下(r0=0.056 m),优势区域缩小至2σ∈[-5π/32,0](纬度坐标)。上述结果将为自由空间远距离通信中传输介质的选取提供重要依据并进一步促进通信质量的提升。
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关键词
全庞加莱球光束
大气湍流
高稳定性
杂合庞加莱球
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Keywords
full Poincarébeams
atmosphere turbulence
higher robustness
hybrid-order Poincarésphere
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分类号
O43
[机械工程—光学工程]
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