基于半导体光放大器的四波混频型全光波长转换器

本文报道了基于自行研制的半导体光放大器（SOA）的四波混频（FWM）型全光波长转换,采用环型腔掺铒光纤激光器（EDFL）作为泵浦源,实现了转换波长的连续可调。并就波长转换间距、光放大器的小信号增益和输入泵浦光功率对转换效率的影响进行了理论与实验分析,结果表明高的SOA增益和较大的输入泵浦光功率须利于转换效率的提高。     

宽带拉曼光纤放大中的多泵浦源选择方法

理论分析了拉曼光纤放大谱与多波长泵浦光功率和波长的关系.考虑到泵浦光与泵浦光,泵浦光与信号光的拉曼相互作用,得出一个增益数组,增益数组就是离散的宽带拉曼光纤放大增益谱.对任何形态的宽带拉曼光纤放大增益谱,可以设定对应的增益数组,把泵浦光功率和波长组成二维坐标系,遍取坐标系中的各点,求出各组点对应的增益数组,找出最接近设定的增益数组,这组泵浦光功率及波长就是最优的解决方案.     

多泵浦光纤拉曼放大器增益性能研究

FRA(光纤拉曼放大器)增益的峰值位置由泵浦波长决定,不同波长的泵浦光在不同的信号波长处产生最大增益。为获得最佳的FRA增益特性,采用多波长泵浦FRA理论模型,利用Optisystem软件建立了多泵浦FRA系统,通过系统仿真,研究了光纤通信系统中FRA的增益特性,分析了传输距离、纤芯有效面积、泵浦光功率和泵浦数量等因素对FRA增益的影响,确定了影响FRA增益的最佳参数,验证了FRA仿真系统的正确性和设计方案的可行性。     

光纤光参量放大增益特性的研究

分析了光纤光参量放大过程泵浦光与信号光的非线性相互作用，得到信号光增益G_s。进一步分析G_s，获得其增益带宽特性，只有在泵浦波长大于光纤零色散波长时才有增益，带宽约为50nm。     

交叉增益型波长转换器的实验研究

全光波长转换器是全光网络中的关键光电子器件.基于半导体光放大器的交叉增益型波长转换器具有结构简单容易实现、转换效率高、波长转换范围宽以及转换速率高的特点.文中在自行研制半导体光放大器的基础上,对交叉增益型波长转换器进行了实验研究.讨论了实现波长转换的基本原理,描述了实验系统结构,实现了速率为140Mbit/s的1315nm和1301nm之间的波长转换.研究了波长转换器泵浦光功率、探测光功率以及放大器注入电流转换效率、消光比和噪声特性的影响,研究结果与文献中报道的相同.研究表明,不同因素对不同指标的影响是相互制约的,要全面提高波长转换器的性能,必须折衷考虑各方面的因素.研究结果对半导体光放大器结构参数的优化和波长转换工作条件的优化有一定的指导作用.     

DFB半导体激光器的非简并四波混频理论分析

建立λ/4相移的DFB-LD的非简并四波混频模型,由耦合波方程分析了信号光、共轭光的前向、后向光波形式,突破以往忽略各光波的反射成分造成的缺陷.在中度耦合系数等条件下得到泵浦光强分布图和信号光、共轭光的透射增益和反射增益图,结果表明泵浦-信号光失谐频率在4THz范围内能获得-20dB以上的波长转换效率.     

激光二极管泵浦高效Nd：YVO_4激光器特性研究

报道了激光二极管泵浦高效Ｎｄ：ＹＶＯ４激光器输出功率及波长特性的研究。基频光输出２３０ｍＷ，光－光转换效率为４５％。对激光输出波长和泵浦功率的关系进行了研究，发现激光器的输出波长随泵浦功率的平均变化率约为１．０５×１０－３ｎｍ／ｍＷ。利用ＫＴＰ腔内倍频获得２９．８ｍＷ的绿光输出，光－光转换效率为１２．４％。     

垂直外腔面发射半导体激光器的双波长调控研究

报道了一种结构紧凑的垂直外腔面发射激光器（Vertical-External-Cavity Surface-Emitting Laser,VECSEL）及其双波长调控。通过调控泵浦光功率,实现了VECSEL输出的两个激光波长之间的相互转换,双波长的间隔接近50 nm。VECSEL的输出功率曲线呈现明显的两次翻转,翻转点对应了激射波长的转换。这是由于泵浦功率变化改变了增益芯片内部的温度,进而通过热调谐使得发光区增益峰值被调谐到腔模的不同位置。在0℃时,每个激射波长的最大输出功率都在1.5 W以上。随着泵浦功率的改变,激射波长可以在950 nm和1000 nm之间切换,同时还可以在1.5 W以上的功率水平下实现双波长同时激射。这种可切换波长及双波长同时激射的VECSEL器件在光调制、差频等领域有较大应用潜力。     

基于掺锗光子晶体光纤的可调谐多波长转换器

为了提高光网络中波长资源的使用效率,利用光纤中瞬态受激拉曼散射效应分析理论,设计了一种基于掺锗光子晶体光纤的可调谐四通道波长转换器。由于受激拉曼散射效应的增益随信号光与探测光波长之间的频移量变化,波长转换器各个转换信道波长可由探测光波长调谐。分析了泵浦信号光输入功率对多波长转换器性能的影响,结果表明:随着输入泵浦功率的增大,多路波长转换器的转换性能更好。用OptiSystem对四通道可调谐波长转换进行仿真,结果表明:所设计的波长转换器能够同时实现四通道波长转换,各信道波长可在1 511~1 569nm进行调谐。     

二极管抽运Nd∶YAG薄片激光器研究

报道了采用脉冲二极管抽运的高功率薄片激光器。通过合理设计泵浦光四通薄片增益介质面泵浦耦合系统,实现了泵浦光在薄片增益介质的均匀泵浦;通过实验实现了1.2 kW的激光输出,光-光转换效率25%。     

单端耦合QD-SOA波长转换特性研究

通过光场传输方程和电子跃迁速率方程,采用细化分段方法,解常微分方程组的四阶龙格-库塔法和求解非线性方程组的牛顿法,建立了针对动态输入信号的仿真模型。对基于单端耦合QD-SOA的交叉增益调制(XGM)波长转换器转换光增益、啁啾特性与有源区长度、输入光信号功率、注入电流之间的关系进行了研究。结果表明增大泵浦光、减小探测光、增大注入电流都可以增加转换光啁啾特性,通过增加有源区长度和后端面反射率可以有效提高转换光增益,而光增益随注入电流变化不大。     

2.5Gbit/s交叉增益型全光波长转换的实验研究

利用自行研制的半导体光放大器对交叉增益型波长转换器进行了实验研究.实现了速率为2.5Gbit/s的1549.8nm到1562.6nm波长上转换.比较了不同调制格式、不同泵浦功率条件下的转换输出功率、消光比和噪声特性,并对实验的结果作了解释.     

基于半导体光放大器交叉偏振调制的波长转换分析

对半导体光放大器(SOA)中光偏振态发生改变的原因和交叉偏振调制型波长转换进行了探讨和分析.如果SOA具有偏振不灵敏增益,则波长转换效果与泵浦光的偏振态无关,而只与探测光的偏振态有关,而且当入射探测光的偏振与TE模振动方向成4 5°夹角时,交叉偏振调制的效果最明显.为了使转换效果更好,宜采用反相波长转换,SOA的自发辐射耦合因子β应该很小     

基于半导体光放大器交叉偏振调制的波长转换分析

对半导体光放大器(SOA)中光偏振态发生改变的原因和交叉偏振调制型波长转换进行了探讨和分析.如果SOA具有偏振不灵敏增益,则波长转换效果与泵浦光的偏振态无关,而只与探测光的偏振态有关,而且当入射探测光的偏振与TE模振动方向成45°夹角时,交叉偏振调制的效果最明显.为了使转换效果更好,宜采用反相波长转换,SOA的自发辐射耦合因子β应该很小.     

基于粒子群优化算法的双向多泵浦光纤拉曼放大器增益研究

基于石英光纤作为增益介质,采用龙格-库塔法、打靶法求解多波长双向泵浦光纤拉曼放大器的功率耦合波方程,得到拉曼放大器的增益带宽,平均增益,增益平坦度以及泵浦光和信号光沿光纤的分布。再通过粒子群优化算法对同一数量泵浦光不同排列双向系统进行逐个优化分析,在14种双向泵浦结构中选出性能较优的三种结构,再对它们优化参数设置,最终得到性能最优的双向泵浦结构BBFF。研究结果表明:在仅有四个泵浦光的情况下,双向多泵浦结构BBFF具有最优的平均增益和增益平坦度,并且得到了开关增益为23.1665 dB,增益平坦度为0.794 dB的双向泵浦结构。     

交叉增益调制型全光波长转换器频响特性的小信号分析

对基于半导体光放大器交叉增益调制型全光波长转换器的频响特性作了理论分析,并获得了反映注入光参数对波长转换频响特性影响的解析表达式．数值结果表明,波长转换的频率响应带宽依赖于光放大器驱动电流、注入光波导的光功率以及转换波长间隔     

109.5W输出1.94μm波长Tm:YAP固体激光器

报道了一种高功率Tm:YAP激光器实验装置,采用b轴切割的YAP/Tm:YAP/YAP复合晶体作为激光增益介质,使用中心波长为795 nm的LD模块进行双端泵浦,当增益介质冷却温度为20℃,LD总泵浦功率为301.4 W时,获得了最高109.5 W的1.94 m波长线偏振激光输出,光-光转换效率约为36.3%,斜率效率约为45.8%,在此输出功率条件下测得光束质量M2因子为3.8。     

光子晶体光纤中四波混频光谱增益特性的研究

采用脉冲宽度为5 ps、峰值功率为5 W的可调谐钛宝石激光器泵浦长度为4.8 m,零色散点在810 nm的光子晶体光纤(PCF),观察到四波混频(FWM)3 dB的信号光增益,信号光和闲频光的间距为20 nm.通过调谐泵浦光的入射中心波长,研究了不同泵浦波长对FWM信号增益的影响,并与理论结果进行了对比,结果表明了很好的一致性.     

基于交叉增益调制的全光波长转换实验研究

分析了半导体光放大器交叉增益调制的基本原理,并利用该机制进行了2．5Gbit/s的非归零码光脉冲的波长转换。向上波长转换间隔大于14nm。最后,对转换信号测量了接收机入纤功率和误码率的关系曲线、光眼图、消光比和光信噪比等参数,结果发现转换信号眼图清晰,张开度大,消光比大于10dB,光信噪比大于30dB。实验表明采用半导体光放大器的交叉增益调制可以较理想地实现2．5Gbit/s的非归零码的全光波长转换。     

1．55μm高效掺铒光纤放大器

本文介绍了1．55μm波段由1．48μm泵浦波长泵浦的掺铒光纤放大器的结构和性能。解释了模场直径调节技术对降低掺铒光纤及其连接光纤之间拼接损耗的重要性。在70mW泵浦功率的情况下可实现＞38dB小信号增益，15dBm饱和输出功率（－3dB增益压缩），75％功率变换效率和5dB噪声系数。