40 Gb/s超快非线性干涉仪的实验分析

全光非线性开关是全光3R再生的关键技术。在对一种全光开关[超快非线性干涉仪(UNI）]的传输函数进行分析后，得到了超快非线性干涉仪窗口的数学描述。在此基础上通过实验得到了40Gb／s的全光开关。并结合实验条件，具体分析了影响超快非线性干涉仪开关窗口的几个因素：增加半导体光放大器(SOA)的注入电流，增大控制脉冲的平均功率和调节连续光功率到最佳值。都能有效地改善输出窗口的形状和消光比，并对这种现象在理论上进行了初步分析。可以利用上述结论指导超快非线性干涉仪实验，从而使超快非线性干涉仪系统得到最大程度的优化。     

全光3R再生中的光判决技术

全面论述了光3R再生中各种光判决技术,包括基于光纤非线性效应的非线性光纤环镜(NOLM)技术,太赫兹光学非对称解复用(TOAD)技术,基于半导体光放大器(SOA)的马赫-曾德干涉仪(MZI)/迈克尔逊干涉仪(MI)技术和超快非线性干涉仪（UNI）,以及电吸收调制器(EAM)技术等。指出MZI/MI技术和EAM技术具有较好的发展应用前景。     

半导体光放大器的超快动态增益特性

提出了一种包括载流子密度脉动(CDP)、载流子加热(CH)和光谱烧孔(SHB)效应在内的半导体光放大器(SOA)的时域动态模型。利用该模型分析了半导体光放大器中的增益饱和、超快增益动态以及光脉冲在增益饱和半导体光放大器中的波形畸变,其中重点考虑了超短脉冲的情况。模拟计算表明,对于10ps量级以下的短脉冲,分析半导体光放大器的动态增益特性时,不能忽略载流子加热和光谱烧孔等带内超快非线性效应的影响。     

双辅助光作用下半导体光放大器性能分析

半导体光放大器以其良好的非线性在全光网络中具有广泛应用,但较长的载流子恢复时间一直是制约其用于超快全光信号处理的速率瓶颈,基于包含自发辐射噪声的半导体光放大器模型,探讨了提高半导体光放大器增益恢复时间的有效途径,通过对制约透明波长移动,增益饱和与有效载流子寿命的相关因素进行数值分析,得出以下结论:与单辅助光相比,采用双辅助光可以在不牺牲信号增益的前提下进一步缩短载流子寿命,因而是提高半导体光放大器增益恢复时间的有效途径,这一点对工程设计和应用具有一定的指导意义.     

基于半导体光放大器的新型全光逻辑与门

为了实现基于半导体光放大器的全光逻辑与门,采用了在半导体光放大器构成的马赫-曾德尔干涉仪的基础上,注入外部连续光的方法。以半导体光放大器速率方程为基础,对设计方案进行了理论分析和仿真验证,取得了不同重复周期、不同脉冲宽度的光脉冲序列经过全光逻辑与门操作后的输出数据。结果表明,该方案能对传输速率为10Gbit/s或以下的信号进行正确与运算,同时,外光注入可以有效提高半导体光放大器信号处理速度。这一结果对基于半导体光放大器的全光逻辑的设计是有帮助的。     

短泵浦脉冲作用下的SOA线宽增强因子的变化特性

采用集成了半导体光放大器(SOA)的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)测量短泵浦脉冲调制下的SOA的线宽增强因子,分析短泵浦脉冲作用下的线宽增强因子的时分变化特性以及影响线宽增强因子的物理机制。结果显示,SOA的线宽增强因子受到超快动力学过程的影响,呈现明显的时分变化特性,在载流子超快恢复过程中,线宽增强因子值在0.0～2.4之间;而在慢的载流子恢复过程中,其值从4.5～7.0之间。分析线宽因子变化过程发现,在脉宽为2ps的泵浦光作用下,相位变化滞后增益变化约0.5ps。研究结果有助于深入理解SOA在超快工作条件下的非线性相移的恢复速度及频率啁啾特性,对基于SOA的超高速光信号处理有重要意义。     

半导体光放大器啁啾特性分析

改进了分析行波半导体光放大器啁啾特性的理论模型,其中考虑了有限的端面反射率和自发辐射。理论研究表明,这些因素的引入将减小光放大器附加到放大光脉冲上的非线性频率啁啾。     

基于半导体光放大器的新型全光逻辑与门

为了实现基于半导体光放大器的全光逻辑与门,采用了在半导体光放大器构成的马赫-曾德尔干涉仪的基础上,注入外部连续光的方法.以半导体光放大器速率方程为基础,对设计方案进行了理论分析和仿真验证,取得了不同重复周期、不同脉冲宽度的光脉冲序列经过全光逻辑与门操作后的输出数据.结果表明,该方案能对传输速率为10Gbit/s或以下的信号进行正确与运算,同时,外光注入可以有效提高半导体光放大器信号处理速度.这一结果对基于半导体光放大器的全光逻辑的设计是有帮助的.     

辅助光注入下半导体光放大器的快慢光性能

随着全光网络的快速发展,快慢光技术受到了广泛关注。为了研究半导体光放大器(SOA)的快慢光效应,文章构建了辅助光注入半导体光放大器的理论模型。比较了辅助光注入SOA前后,直流电流、调制电流、调制频率、相移以及增益系数等参数对相位延时量的影响。仿真结果表明：辅助光的注入使输出信号光由慢光变为快光,辅助光功率越强,效果越明显。同时,注入辅助光信号后,直流电流越大,相位延时量越大;调制电流、调制频率、相移及增益系数越大,相位延时量越小。     

锥形有源条半导体光放大器增益和饱和特性分析

以行波半导体光放大器速度方程为基础，采用传输矩阵方法，对锥形结构半导体光放大器的增益和饱和特性进行理论研究。讨论了不同锥形长度，不同结构时的增益和饱和特性差异。理论研究表明，锥形结构能改善半导体光放大器的偏振灵敏度。在同一锥度下，长锥形长度能提高饱和增益，降低偏振度。在进行半导体光放大器有源条结构设计时要综合考虑锥度及锥形长度的影响，以实现结构优化 。     

SOA注入电流及载流子寿命对UNI开关窗口的影响

对影响超快非线性干涉仪(UNI)开关窗口的半导体光放大器(SOA)的注入电流及载流子寿命进行了数值模拟实验研究。由于SOA的增益与其注入电流I成正比,与载流子寿命τc成反比。基于此分析了这两种因素对UNI开关窗口的影响,加大注入电流可以提高SOA的增益,使得UNI开关窗口的高度增加;减小载流子寿命使SOA的恢复速度加快,有利于开关窗口的形成。进行了10Gb／s的UNI全光开关实验,实验中用连续光代替数据脉冲以观察窗口形状,通过改变SOA注入电流进行验证。实验表明,在窗口形状不变的条件下,应选用尽量大的SOA注入电流,可使窗口高度增加,与模拟结构基本吻合。     

High-speed, all-optical XOR gates using semiconductor optical amplifiers in ultrafast nonlinear interferometers

We will review three recently-proposed high-speed, all-optical Exclusive OR (XOR) gates operating at 40 and 85?Gb/s, which were demonstrated using ultrafast nonlinear interferometers (UNIs) incorporating semiconductor optical amplifiers (SOAs). The first 40-Gb/s XOR gate was obtained using a dual UNI configuration. The second is a 40-Gb/s XOR gate without additional probe beam required, where the only inputs launched into the setup were data A and B. The XOR logic of data A and B is the sum of two components (A)B and(A)B , each of which was obtained from the output of UNI via cross-phase modulation (XPM) in SOAs. Furthermore, an 85-Gb/s XOR gate is, by far, the fastest XOR gate realized by SOAs, which was also demonstrated using a dual UNI structure. The operating speed of the XOR gate was enhanced by incorporating the recently proposed turbo-switch configuration. In addition, the SOA switching pulse energies of these XOR gates were lower than 100 fJ.     

光学相干层析系统色散的在线测量及补偿

针对光学相干层析(OCT)系统中迈克尔逊干涉仪两臂色散不匹配导致纵向分辨率的降低,提出了一种基于频域干涉及非线性曲线拟合的方法对干涉仪两臂色散差进行在线测量,根据测量结果在干涉仪一臂中加入非零色散位移光纤(NZDSF)对色散差进行补偿.实验结果表明,经过色散补偿后系统的纵向分辨率与理论值相符合,离体牙齿OCT图像的质量...     

Comparison of interferometric all-optical switches fordemultiplexing applications in high-speed OTDM systems

We have investigated three interferometric all-optical switches based on cross-phase modulation (XPM) in semiconductor optical amplifiers (SOAs), the semiconductor laser amplifier in a loop mirror (SLALOM) switch, the Mach-Zehnder interferometer (MZI) switch, and the ultrafast nonlinear interferometer (UNI) switch. Switching windows with different widths are measured under similar conditions for all three switching configurations. We introduce the integrated contrast ratio (ICR) as a measure to evaluate the performance of a switch from switching windows. Using the ICR, the switches are compared and their application is discussed as demultiplexer in optical time division multiplexing (OTDM) systems for data rates of 40, 80, and 160 Gb/s     

用于应力传感的双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪

将一根单模双芯光纤(TCF)熔接在两根单模光纤(SMF)间,实验制得双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型梳状滤波器。用干涉原理分析了器件的传输谱相邻峰值的波长间隔与波长、TCF长度和两纤芯间有效折射率差的关系。结果表明,在滤波器梳状传输谱中的某中心波长处,相邻峰值的波长间隔与该中心波长的平方成正比,与TCF长度和两纤芯间有效折射率差的乘积成反比。实验检测了所制器件的应力特性,结果表明在轴向微应力的作用下,器件的传输谱向短波长方向移动,且微应力敏感度为-0.64 pm/με。     

一种应用于纳米测量机的高精度干涉仪

为实现纳米三坐标测量机(NMM)中大范围高精度位移的测量(测量范围小于40mm,分辨率小于0.1nm),研制了一种大量程纳米级测量精度的实用化外差干涉仪,并对该干涉仪的光学结构进行分析研究。该系统不但克服了双频激光干涉仪混频的固有缺点,而且在结构上利用光学器件的偏振特性,使系统具有共光路、等光程、光学倍程和相位差成90°正交信号等特点,提高了系统分辨率、抗干扰性能和精度。该系统在40mm的测量范围内,具有λ/4 096的分辨率和纳米级的测量精度。实验结果表明,纳米三坐标测量机对样板1次安装10次测量的实验标准差为4.9nm,10次安装10次测量的实验标准差为8.4nm,具有较好的测量重复性。干涉仪结构符合三坐标的测量要求,可安装在纳米三坐标测量机等仪器中,也可用于高精度的位移测量。     

低相干光干涉法测量光子晶体光纤延时

对相位敏感型低相干光干涉(OLCR)法延时测量系统进行了理论分析,建立了相关数学模型,搭建了基于非平衡迈克尔逊干涉仪的OLCR测量装置,以掺铒光纤放大器(EDFA)自发宽谱光作光源,对光子晶体光纤(PCF)延时(1540～1560nm)进行测量,取得0.14ps左右的测量精度。利用该系统测量光学元件参数,多采用元件末端面反射光与参考光干涉,但对光纤等器件的延时参数进行测量时,利用透射光会更加方便。     

一种基于多模干涉耦合器的集成光开关研制

设计并制作了一种采用InP/InGaAsP材料的2×2基于多模干涉(MMI)器的Mach-Zehnder干涉仪(MZI)光开关,用三维有限差分束传播法(3D-BPM)对器件进行了优化设计与模拟分析。开关端口设计为单模波导且对偏振不敏感,采用电流注入调制相移区折射率,当折射率的改变引起π相位差时实现开关状态转换。测试结果表明,当注入电流达到43 mA时光信号从交叉端口交换到直通端口,开和关状态的串扰分别为-19.2 dB和-14.3 dB。