利用ASE光源非线性功率谱实现的光学双稳运转

利用掺铒光纤在有源泵浦状态下的非线性自发辐射谱,实现了光学双稳运转.在输入光强、偏置电压和增益3个参量中保持2个不变,调变第三个即可实现双稳运转.得到的实验结果与理论分析相符.探讨了利用双反馈结构的光学双稳装置稳定ASE光源输出光功率的可行性.     

电光混合型光学双稳态装置研究

本文综述我们在电光混合型光学双稳态方面进行的研究。包括电光非线性法布里—珀罗光学双稳装置、扫描法布里—珀罗光学双稳装置、非线性反馈偏振调制光学双稳装置、电光非线性麦克耳逊光学双稳装置、光波导电光调制光学双稳装置以及最近实现的光波导TE—TM 模干涉调制光学双稳装置等。     

三维非线性异向介质的频率特性

为了实现异向介质的可调性,推导了埋入在非线性介质中的由金属线和谐振环构成的具有三维周期性结构的Metamaterial有效磁导率表达式,计算了Metamaterial的有效磁导率实部和虚部对外场频率的响应.结果表明,当外场频率与这种Metamaterial的线性本征频率相差越小时,材料的左右手特性的跳变点就越小,且在非线性区材料的磁响应呈现双稳特性,这种现象可能被用于实现光学双稳态和光学开关器件.     

光纤特性参数对光纤参量放大器增益的影响

基于四波混频光波耦合方程,研究了周期色散补偿情况下,高非线性光纤中双泵浦光纤参量放大增益平坦性问题。研究表明:在一段高非线性光纤内,通过周期插入色散补偿光纤,光纤参量放大器的增益起伏得到了明显的改善。高非线性光纤的长度和非线性系数与光纤参量放大器的增益平坦性有关。当增加高非线性光纤的长度和非线性系数时,光纤参量放大器的信号增益变大,但平坦性变差,可通过多插入几段色散补偿光纤来解决。     

带有周期色散补偿的双泵浦光纤参量放大器

针对单泵浦光纤参量放大器的增益平坦性较差,不能用于波分复用传输系统的问题,提出了采用双泵浦光纤参量放大器来改善增益的平坦性。通过研究高非线性光纤中双泵浦光纤参量放大器的色散补偿问题,在较大频带内实现相位匹配,满足增益平坦的要求。研究表明通过在一段高非线性光纤内周期插入色散补偿光纤,光纤参量放大器的增益起伏得到了明显的改善,从而在较宽频带内得到一个较为平坦的增益。     

光学暗孤子在色散缓变光纤中传输特性的理论研究

基于准非线性Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ（ＮＬＳ）方程，导出了光学暗孤子在色散缓变先纤中传输所满足的与常规光纤中含增益效应等价的ＮＬＳ方程，给出了该方程的微扰解析解和光学暗孤子脉冲宽度演化表达式．对于阶跃型单模光纤，得到了光纤几何参量与增益系数之间的一般函数关系．     

有源非线性光纤布拉格光栅开关特性数值仿真

基于非线性耦合模方程,利用龙格-库塔法,该文研究了有源光纤光栅中的光子带隙结构和光开关特性,分析了增益对光纤光栅中非线性色散和开关特性的影响.研究表明,增加增益将导致光纤中的阻带向更低频率移动,同时能增大开关陡峭性、降低开关临界功率、提高开关效率,选取适当的增益可以得到理想的开关特性.     

激光谱线的多普勒展宽对多模环型激光器中光学双稳态产生的影响

从Ｈ．Ｈａｋｅｎ的激光理论中的Ｌａｎｇｉｖｅｎ方程出发,给出含饱和吸收介质的环形激光器输出光强的方程,讨论了激光说 多普勒展宽对多模环型激光器中光学双稳态产生的影响,定义了双稳面积的范围,得到谱线展宽对多模以稳面积的与输出模有关的结论。     

非线性光学环路镜OTDM解复用器的性能分析

简述了非线性光学环路镜作为全光时分复用系统解复用器件的工作原理,通过解非线性薛定鄂方程进行了数值分析;进一步讨论了群速度色散对解复用结果的影响,并分析了ＮＯＬＭ开关窗口,结果表明,在实际操作中,必须根据接收信号及时钟脉冲的各项参数,对ＮＯＬＭ光纤的群速度色散与脉冲间增离予以限制。     

激发脉冲对光学双稳器件开关特性的影响

本文从普适性光学双稳系统的动力学方程出发,在偏置加脉冲激发条件下,通过计算机模拟,研究了双稳系统的脉冲响应特性,所得到的结果对光学双稳器件在光计算机、集成光学及光纤通讯等方面的应用是有实际指导意义的。     

Low power all optical switches

In this paper, we propose a new design of all fiber optical switches by using a high finesse ring resonator (RR) side coupled Mach-Zehnder interferometer. We will show that by compensating the total loss in the RR the switching power can be decreased greatly and by loss, compensating the bistability effect in RR can be cancelled and the switching performance can be improved. In addition, we will show that by using Erbium doped fiber for fabricating the RR we can obtain switching power threshold in mW range.     

基于四波混频的100Gbit/s全光逻辑异或门

该文利用高非线性光纤的非简并四波混频效应实现高速全光逻辑异或门.由于非简并四波混频过程中输出和输入光信号的复振幅是线性关系,因此,产生的闲频光携带了两束载波抑制归零差分相移键控调制格式的信号光的全光逻辑异或信息.通过数值模拟仿真,实现了100Gbit/s的全光逻辑异或门,并分析了信号光功率和探测光波长对全光逻辑异或门性能的影响.     

基于非线性非对称光纤耦合器全光逻辑门研究

该文对基于非线性非对称光纤耦合器的全光逻辑门进行了研究。利用耦合器中光脉冲传输的耦合模方程,在两输入端口不同的功率组合情形下,对两输出端口输出功率进行数值计算,得到消光比,再根据消光比判定实现逻辑门功能。研究表明：信号从不同输入端口输入,非对称耦合器有不同的开关阈值。在两输入端口选择不同的输入功率组合,可实现不同的逻辑门运算。     

土体温度光纤精细化监测室内试验研究

传统温度传感器在测量地下土体温度时存在耐腐蚀性差、易受电磁干扰、易被破坏等不足,难以准确和全面地掌握土体温度的长期变化。通过对比分析常用的几种分布式光纤测温技术,提出采用光频域反射技术来监测地下土体温度。根据光频域反射技术高精度和高空间分辨率的特征,给出了土体温度光纤精细化监测的布设方案和监测数据的分析思路。为了验证光频域反射技术在土体温度监测方面的优势和可行性,开展了土体温度室内模拟监测试验,设计出了一套土体温度光纤精细化测温装置,采用光频域反射技术对不同容器内的土体和水体温度进行监测,掌握了土体和水体温度的变化情况,并与传统测温方法进行了对比,结果表明,光纤测得的土体温度结果与传统方法得到的结果基本一致,但光纤测温可以实现分布式测量,相对于传统方法优势显著,对于土体温度精细化测量而言,取得了良好的成果。     

一种新型的光纤谐振环辅助MZI型高Q滤波器

针对密集波分复用系统中,对特定波长光信号进行精确选择与提取的需求,本文将光纤谐振环与马赫-曾德尔干涉仪相结合,设计出一种新型的光学滤波器。采用信号流程图理论和光纤谐振环理论推导出滤波器输出端的传递函数,并进行模拟分析。仿真结果表明:通过引入光纤谐振环的反馈调节机制、优化滤波器结构中的耦合系数,在滤波器输出端获得顶部平坦、通带形状接近方形、品质因子达到2.815×103的输出光谱。与其他类型的光纤环辅助MZI滤波器相比,本文提出的新型光纤环辅助MZI滤波器能够获得更大的品质因子,可以在密集波分复用系统中发挥更好地选频滤波功能。     

基于光纤光栅选频的近单频输出环形腔光纤激光器设计与仿真

近单频光纤激光在相干合成、光通信、激光测量及光谱分析等领域具有独特的优势。目前，采用环形腔光纤激光器实现近单频输出被科研工作者们广泛关注。环形腔光纤激光器中主要使用可调谐光纤光栅滤波器、可调谐带通滤波器、可调谐法布里-珀罗（F-P）滤波器以及可饱和吸收体等实现更好的近单频输出，输出激光的光谱受到滤波器带宽以及环形腔数量的影响。因此，基于光纤光栅选频，使用Optisystem软件进行仿真，通过改变环形腔数量和光纤光栅的3 dB带宽，得到了边模抑制比为88.20 dBm的近单频激光输出。     

色散光学双稳态及其瞬态开关响应

利用半经典理论研究了环型腔二能级原子系统色散光学双稳开关。在平均场近似下,数值求解了系统的运动方程。结果表明,色散效应对系统的输出强度和开关上升时间都有明显的影响,在“坏腔”情况下,影响更为显著。在不同的腔条件下,给出了开关输出的色散谱。     

Time-Domain Traveling Wave Model of Single-Section Quantum Dot Mode-Locked Lasers with Optical Feedback

单区量子点锁模激光器的光反馈时域行波模型

肖雪芳^1,2,张泽旺^1,2,张秀甫³

（1厦门理工学院 光电与通信工程学院,厦门 361024;

2通信网络与信息处理福建省重点实验室,厦门 361024;

3康科迪亚大学 电子与计算机工程系,蒙特利尔 H3G 1M8, 加拿大）

摘 要：

TDTW模型通过在时域求解一维波动方程和载流子速率方程,可以更准确地描述半导体激光器的动态特性。在实际实验中,往往采用长光纤进行光反馈实验,对长外腔的研究具有较大的价值。然而,利用TDTW模型研究长外腔时,计算量急剧增加,因此在光反馈研究上往往采用的是延迟微分方程（DDE）模型,鲜见采用TDTW模型来研究半导体激光器光反馈的报道。

为更准确地描述半导体激光器的动态特性,本文对Rossi提出的TDTW模型进行研究分析,在此基础上得到一个适合研究单区量子点被动锁模激光器（QD MLL）光反馈特性的新模型。该模型克服了引入长外腔光反馈系统时TDTW模型计算量大幅度增加的问题。将光反馈下的时域行波模型和载流子速率方程相结合,得到单区量子点被动锁模激光器的脉冲变化。研究表明本文提出的新模型与实验数据吻合良好。本文研究了光在外腔的往返时间、局域光强调制对量子点被动锁模激光器的脉冲演化的影响。结果表明,当光从外腔往返的时间等于无反馈情况下被动锁模激光器的脉冲周期的整数倍时,将形成共振,此时脉冲序列的周期最短。结果还表明局部光强调制越强,脉冲序列的频率越高周期越短。

关键词：量子点结构,被动锁模激光器,光反馈

     

布里渊单模光纤环形腔激光器实验研究

实验研究了布里渊单模光纤环形腔激光器(BSFRL)的输出功率、输出光谱和输出时域特性。通过对激光输出功率和光谱特性与构建激光器的光纤长度和输出耦合器的反馈耦合比关系的研究与分析发现,当构建的BSFRL的输出耦合器反馈耦合比为0.4、光纤长度为1.5 km时,BSFRL具有低泵浦阈值、高转换效率和稳定的单模激光输出,此时激光器的泵浦阈值约为3 mW,光-光转化效率为65%。通过调节偏振控制器,得到稳定的锁模脉冲输出。讨论了BSFRL的时域不稳定性并给出了相应解释。     

非线性介质传输矩阵算法研究双稳态特性

研究了一维非线性介质的传输矩阵算法,并对色散型缺陷层的一维光子晶体的光学双稳态特性进行了模拟.研究表明,该方法可以精确地模拟一维非线性介质的传输行为,很方便地给出一维光子晶体的光学双稳态特性.