利用闲频光实现全光波长变换的研究

文章用OptiSystem模拟出了利用闲频光实现的全光波长变换.通过调整半导体光放大器(SOA)注入电流、SOA腔长、泵浦光与信号波的频率差、偏振、耦合器信号衰减与泵浦衰减等参数的值,获得了12 dB的变换效率.研究发现,利用闲频光实现的全光波长变换比利用变换光实现的全光波长变换有更好的稳定性.     

基于SOA的平行双抽运结构偏振复用OFDM信号的全光波长变换

理论研究并模拟仿真了在半导体光放大器(SOA)中的基于平行双抽运结构的偏振复用十六进制正交幅度调制-正交频分复用(16QAM-OFDM)信号的全光波长变换(AOWC)。理论推导及仿真结果表明偏振复用16QAMOFDM信号可以经过全光波长变换实现偏振不敏感信号无串扰直接接收,并对影响系统转换效率的因素,如频率间隔、SOA注入电流、信号光功率及信号光入射角等进行了分析,同时分析结果验证了理论推导的正确性。     

基于非线性色散光纤的全光波长变换

理论推导了基于光纤中四波混频效应的全光波长变换效率公式,利用OptiSystem成功模拟出了基于非线性色散光纤的全光波长变换.通过调整抽运光与信号光的频率差、抽运光功率、光纤衰减系数、光纤的有效面积等参量,获得了变换效率为15.4dB的变换光.     

矩形晶格结构双芯光子晶体光纤偏振分束器的研究

椭圆形空气孔光子晶体光纤可以产生较高的双折射,使得不同偏振方向的光有不同的耦合长度.将光纤的双折射现象应用于双芯光纤中,可以实现偏振状态的分离.应用平面波扩展法分析了椭圆形空气孔、矩形晶格结构的双芯光子晶体光纤中结构参量对光束不同偏振方向的耦合长度的影响,设计了一种基于椭圆形空气孔、矩形晶格结构的双芯光子晶体光纤偏振分束器.应用全矢量光束传播法分析了这种光纤偏振分束器的性能.结果表明,在1.55 μm工作波长上,长度为1.055 mm的光纤即能实现偏振状态的隔离,隔离度达到-16.9 dB,隔离度＜-16 dB的带宽可达到270 nm.     

垂直双抽运结构PM-OFDM信号对全光波长变换系统的影响

对垂直双抽运结构的偏振复用信号在半导体光放大器(SOA)中的全光波长变换(AOWC)进行了研究。理论分析了激光器线宽对此系统性能的影响,仿真研究了偏振复用-正交频分复用(PM-OFDM)信号在此系统中传输的性能。仿真结果显示,当系统的光信噪比为10dB时,10Gbit/s的PM-OFDM信号经过SOA中的四波混频效应后,在接收端能够实现无串扰偏振不敏感PM信号的接收,其中x和y方向对应的系统误码率分别为1.16×10-4和1.06×10-5。仿真结果表明激光器线宽,OFDM信号的子载波个数,信道功率,以及OFDM调制格式均与系统波长转换效率有关,且仿真结果与理论推导结果一致。     

高双折射双芯光子晶体光纤偏振分束器

设计了一种基于双折射效应的新型矩形纤芯光子晶体光纤偏振分束器,通过在矩形晶格结构的光子晶体光纤的每个纤芯中引入一对椭圆来增加结构的双折射。应用全矢量有限元法（FEM）分析了双芯光子晶体光纤中结构参数对双折射和耦合长度特性的影响,数值模拟了该偏振分束器的性能。结果表明:增大椭圆率可以在增大结构的双折射的同时减小耦合长度,并且该分束器在工作波长为1.55 m、传输长度为282 m 的光纤中能够实现偏振状态的隔离,消光比达到最小值-45.42 dB,并且在1.507~1.596 m、带宽为89 nm 的范围内消光比小于-10 dB。     

基于谐振耦合原理的光子晶体光纤偏振器件

提出了一种基于高双折射光子晶体光纤(PCF)的偏振器件。通过引入包层缺陷结构,利用谐振耦合原理,实现在1250~1850 nm波长范围内获得具有单一偏振模式的光子晶体光纤偏振器件,并且实现了在该波长范围内23~250 dB的消光比。     

一种Sagnac干涉仪结构的光子晶体光纤温度传感器

采用Sagnac干涉仪结构,设计了一种高双折射光子晶体光纤环镜温度传感器。光子晶体光纤温度稳定性好,通过向高双折射光子晶体光纤空气孔填充热光系数高的液体材料乙醇,从而实现温度传感的目的。采用平面波展开法,分析了高双折射光子晶体光纤的双折射与传输波长和温度的关系。理论分析表明,填充乙醇后,高双折射光子晶体光纤的双折射随着传输波长和温度的增加而增加,且双折射与温度成线性关系。实验中将一段填充乙醇的高双折射光子晶体光纤与3 dB耦合器熔接制作成Sagnac干涉仪结构的光纤环镜,当温度从 45 ℃升至80 ℃时,光谱仪上观察到凹点λi向短波方向漂移了309.280 nm,温度灵敏度高达8.837 nm/℃。     

基于双向二级喇曼抽运的偏振控制研究

为了发展具有实用价值的受激喇曼全光偏振控制方法,根据光纤中受激喇曼散射矢量理论和光纤随机双折射效应设计了基于双向二级喇曼抽运的全光偏振控制方案,构建了偏振吸引理论模型,采用严格数值迭代算法对该偏振控制方案进行了仿真分析,并完成了偏振控制方案最佳工作性能的优化设计。结果表明,当信号光波长为1550nm、功率为0.1mW、一级抽运光和二级抽运光的功率分别为1W和4W、其偏振态都为（0,1,0）、光纤长度为3km时,信号光偏振度可达0.85以上,且信号光强度波动低于35%。该方案有效降低了作用光波功率、减弱了信号光输出强度噪声,并提高了信号光输出偏振度。     

耦合器衰减实现的两种全光波长变换

在以往对全光波长变换的研究中,都是利用变换光实现波长变换,而利用闲频光的全光波长变换还没有相关报道.文章通过模拟耦合器衰减对全光波长变换的影响,发现在不同的泵浦光与信号光功率条件下,调节耦合器衰减可分别实现利用变换光的全光波长变换和利用闲频光的全光波长变换.     

线-圆双偏振态光束抽运有机聚合物全光开关

为了有效降低偶氮苯聚合物薄膜全光开关信号的本底,提高全光开关信号的调制深度,利用线偏振光合成圆偏振光的原理,设计了一种新的线-圆双偏振态光束抽运光路。实验用532 nm光作为抽运光,632.8 nm的He-Ne激光作为探测光。532 nm的光先分为功率相等但偏振正交、相位差为π/2奇数倍的两束线偏振光,然后再合成一束抽运光。通过调制其中的一束来实现线偏振与圆偏振抽运光之间的转换,从而实现样品光致双折射的产生与擦除。以掺杂分散红1(DR1)的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜(PMMA)为样品进行实验。结果表明,用此光路,样品全光开关信号的调制深度达到92%,远远高于传统的单一线偏振光束抽运光路的实验结果。     

基于氢气填充空芯光子晶体光纤的全光纤型气体拉曼光源特性

理论和实验研究了调Q光纤激光脉冲抽运基于氢气填充空芯光子晶体光纤气体腔的全光纤型气体拉曼光源的特性。抽运光脉冲波长为1064.7nm时,产生的Stokes频移光波长为1135.7nm。理论和实验结果均表明,产生的Stokes频移光脉冲宽度远小于抽运光脉冲,并且,Stokes频移光脉冲宽度随抽运光脉冲能量的提升而增加。此外,减小抽运光脉冲宽度,可以降低拉曼阈值抽运能量、提高Stokes频移光的转换效率。在重复频率为5kHz、脉冲宽度为125ns的调Q光纤激光脉冲抽运下,实验测得拉曼阈值抽运能量和拉曼阈值点处转换效率分别为2.13μJ和9.82%。     

高双折射低有效模场面积SF57软玻璃光子晶体光纤设计

设计了一种包层为椭圆孔排列的六边形结构SF57软玻璃光子晶体光纤,在其纤芯区域引入了菱形排列的四个小椭圆孔.利用有限元法模拟了该光子晶体光纤的双折射和有效模场面积,获得了波长1.55μm处双折射为1.01×10~(-1),x和y偏振的有效模场面积分别为1.52μm~2、1.55μm~2的高双折射低有效模场面积光子晶体光纤.且对该光纤的结构参数进行了实验制作的容差性分析,得到了较大的制作容差对其光纤的双折射影响很小,具有较好的偏振稳定性.     

半导体光放大器的光-光互作用及在全光信号处理中的应用(Ⅱ)

半导体光放大器(SOA)中非线性系数约为普通光纤的109倍,为光子晶体光纤的107倍.有4种光-光互作用,即交叉增益调制、交叉相位调制、交叉偏振调制和四波混频,可以灵活地组成各种光信号处理器件,如波长变换器、全光触发器、全光逻辑、全光时钟恢复、全光缓存器,正成为整个光信号处理的基础.介绍了这些技术的同时,分析当前应用的制约因素,指出半导体光放大器集成是下一步发展的必然趋势.     

掺镱脉冲光纤激光器抽运的高功率PPMgLN光参变振荡器

报道了研制主振-放大（MOPA）结构的高功率保偏掺镱脉冲光纤激光器并用其抽运光参变振荡器（OPO）的研究工作。掺镱脉冲光纤激光器以声光调Q的Nd∶YVO4激光器作为种子源, Liekki的大直径双包层保偏光纤作为放大介质, 得到接近基模的1064 nm波长激光输出, 最大线偏振输出功率17 W, 偏振消光比优于10 dB, 重复频率50 kHz, 脉冲宽度60 ns。利用该光纤激光作为抽运光, 抽运基于周期性畴极化反转掺镁铌酸锂（PPMgLN）晶体的宽带可调谐OPO, 实现了高效参量转换。在信号光1518 nm通道, 以16.2 W功率抽运, 获得最大参变输出功率9 W, 其中3.5 μm波长功率为2.4 W。OPO的能量转换效率为58%, 斜效率为68％。在信号光1491 nm通道, 以14 W功率抽运, 获得最大参变输出6.6 W, 其中3.7 μm波长功率超过2 W。     

半导体光放大器的光-光互作用及在全光信号处理中的应用(Ⅰ)

半导体光放大器(SOA)中非线性系数约为普通光纤的109倍,为光子晶体光纤的107倍.有4种光-光互作用,即交叉增益调制、交叉相位调制、交叉偏振调制和四波混频,可以灵活地组成各种光信号处理器件,如波长变换器、全光触发器、全光逻辑、全光时钟恢复、全光缓存器,正成为整个光信号处理的基础.介绍了这些技术的同时,分析当前应用的制约因素,指出半导体光放大器集成是下一步发展的必然趋势.     

基于光子晶体光纤的全光开关实验研究

在10Gb／s光传输系统中进行了以光子晶体光纤（PCF）为非线性介质的全光开关实验研究。实验中高强度光脉冲经过非线性系数为普通常规光纤36倍的25m长光子晶体光纤后，观察到了由于自相位调制效应（SPM）而导致的光谱展宽现象。实验进一步研究了基于这一效应的全光开关特性，并得到了很好的开关特性曲线。同时还发现这种全光开关具有全光波形整形和波长变换的功能，在实验中变换脉冲中心波长偏离入射脉冲波长4nm。实验结果表明，这种具有高非线性系数的光产品体光纤非常有利于器件的小型化和集成化。     

磁光四波混频实验平台

设计一个测量光纤磁光(MO)效应和四波混频(FWM)的实验平台,具有较好的偏振控制性能,可分别采用自制的电磁偏振控制器(EMPC)和载纤螺绕环磁控装置控制输入光信号的偏振态(SOPs)和非线性光纤磁光耦合系数。实验测量了光纤四波混频闲频光功率对输入信号光偏振态椭圆率的依赖曲线,结果与理论分析一致。在此基础上,开展了连续导波光的磁光四波混频实验,测量了外加磁场对光纤四波混频闲频光功率的影响。     

基于半导体光放大器的四波混频效应对正交频分复用光信号进行全光波长变换

实验研究了基于半导体光放大器(SOA)的四波混频(FWM)效应的单抽运光正交频分复用(OFDM)信号的波长变换系统.信号光源和抽运光源分别由两个不同输出波长的可调分布反馈式激光器(DFB-LD)产生.信号光源经2.5 Gb/s OFDM的电信号直接调制后再和抽运光源耦合,经光放大器后在SOA实现波长变换.实验结果显示,耦合信号经SOA四波混频效应后,产生新波长的信号光将携带OFDM信号,且转换效率与信号光和抽运光的功率、波长以及两者的偏振夹角有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.     

折射率引导型光子晶体光纤中反斯托克斯线的研究

设计并拉制了零色散波长在800 nm附近的折射率引导型光子晶体光纤, 仿真结果表明光子晶体光纤的基模零色散波长在825 nm处, 并能在基模下产生四波混频现象(FWM)。使用中心波长为810 nm的200-fs Ti宝石激光器抽运, 在短波段610 nm处出现了显著的反斯托克斯效应, 输出信号光为高斯形, 这表明在光子晶体光纤的基模下产生了反斯托克斯光。产生的反斯托克斯信号的能量远远高于剩余抽运激光的能量, 输出的反斯托克斯光和抽运光的频谱之比超过了1.2, 其转化效率超过了50％, 很好的实现了波长转换。