微环谐振器中各参数对光速控制输出脉冲畸变的影响仿真分析

利用微环谐振器进行光速控制时,各参数对光脉冲传输的影响是不可忽略的,它除了导致光脉冲展宽,还引起脉冲的畸变。基于微环谐振器的传输特性,推导了单环谐振器的二阶色散和三阶色散表达式,针对无损耗/增益情形,分析了利用微环谐振器进行光速控制时,高阶色散和输入脉冲中心波长对输出脉冲畸变的影响,分析了损耗/增益对单环谐振器输出脉冲畸变的影响。结果表明,二阶色散导致脉冲展宽,三阶色散导致脉冲畸变,输入脉冲中心波长位置影响脉冲分裂谷底的深浅,而损耗和增益影响脉冲畸变情况。为利用微环谐振器实现光速控制的应用提供了设计优化依据。     

8千兆赫介质带通滤波器

本文描述了介质窄带带通滤波器的设计方法,介绍了8千兆赫圆柱形介质谐振器窄带滤波器.该滤波器的中心频率为8059兆赫,带宽为±25兆赫,通带插损分别小于0.5分贝(三谐振器)和0.8分贝(四谐振器),阻带衰减分别大于25分贝(三谐振器)和35分贝(四谐振器),通带内驻波特性,其反射损耗大于25分贝.     

共面波导馈电的小型化双通带滤波器

提出了一种采用共面波导馈电的小型多模双通带平面滤波器,该滤波器采用内部嵌套的多模谐振器缩小了电路尺寸,利用奇偶模分析方法和弱耦合激励的方式分析了该多模谐振器的谐振特性,并依此推导出其谐振频率与物理尺寸的相互关系。为了满足滤波器的馈电,端口耦合并实现小型化,引入了异面共面波导馈电结构。文中给出了四个谐振模式的分析以及两个通带中心频率和带宽的控制机理,实现了滤波电路的频率和带宽的独立控制。最终实现了中心频率为2.39GHz 和4.34GHz,相对带宽分别为8.8%和13.4%的双通带平面滤波器。该滤波器中心频率和带宽独立设计可控,而且谐振器尺寸大小仅为0.09λg ×0.09λg 。本文所设计的滤波器结构简单、尺寸小,通带间隔离度较高、易加工制作,具有较高实用价值。     

一种通带可控的双频SIW滤波器设计

提出了一种通过加载T形槽实现双频可控的基片集成波导带通滤波器。滤波器的双频特性由SIW腔内对称的T形槽线谐振器微扰TE101和TE102模得到。通过改变槽线谐振器的物理尺寸可以实现对滤波器两个通带中心频率的灵活控制。为了验证上述方法的可行性,设计了一个中心频率为3.77 GHz和9.27 GHz的双频滤波器。实测得该双频滤波器两个通带的回波损耗优于11 dB,在3.77 GHz时插入损耗为0.8 dB,第一通带的相对带宽可达13%。仿真和测试结果吻合较好,证实了设计方法的有效性。     

新型通带可控低损耗小型四频带通滤波器设计

提出了一种新型通带可控、损耗较低的四频带通滤波器结构。该滤波器的组成采用二阶新型多枝节加载四模谐振器。该谐振器有4 个可单独控制的谐振模式,致使滤波器的中心频率可单独调控,通过控制两谐振器间的耦合系数,滤波器带宽可控。实验结果表明,该滤波器通带可控并满足小型化的要求,4 个通频带中心频率是2.5/3.1/4/5.05GHz,插入损耗为0.1/0.27/0.13/0.16dB,每个通带的回波损耗都优于15dB。实测结果与仿真结果一致。     

一种紧凑型微带三频滤波器的设计

提出了一种新型微带三频滤波器,滤波器由两个弯折并相互嵌套的分支线谐振器和一个T形谐振器组成。谐振器之间相互耦合,得到三通带频率响应特性。该滤波器可通过调节微带线几何参数改变通带位置以及带宽,以满足不同应用需求。这种结构的滤波器结构紧凑,电路面积小,三个通带两边各引入一个传输零点,增强了通带间的隔离度以及阻带抑制特性。设计并制作了一款1.57/3.55/5.2GHz三通带滤波器,测试结果与仿真结果基本相符,验证了该滤波器结构的有效性。     

一种新型双环双模带通滤波器

本文提出了一种由一个环形谐振器和一个微扰小环构成的新型双环双模带通滤波器。微扰小环具有两个可调参数,增加了调整双模的自由度,从而更容易地调节双模,便于实现滤波器的小型化。抽头输入输出耦合结构可以方便地调整双模滤波器的两个传输零点,从而改善滤波器的通带特性。最后实现了中心频率为2.41GHz,相对带宽为17.77%的双环双模带通滤波器,通带内插入损耗为0.67dB,回波损耗为17dB,且带外衰减大于20dB。     

改善开环谐振器间电耦合系数色散现象的微扰结构设计

以耦合矩阵综合方法设计的交叉耦合滤波器由于谐振器间耦合系数的色散现象,使滤波器的实际响应与理论综合得到的响应存在差异。针对此情况,首先研究了开环谐振器间电耦合系数随频率的变化趋势及其对交叉耦合滤波器中传输零点位置的影响,随后设计了一种加载于谐振器间的U型微扰结构,通过调节其物理尺寸及位置可以降低耦合系数的色散现象,优化滤波器带外传输零点的分布。基于上述思路,分别设计了传统CQ结构以及加载微扰结构的CQ结构滤波器,其中心频率和通带带宽分别为20.6 GHz和1.4 GHz,加载有微扰结构的滤波器其低频端带外零点相较于传统滤波器从18.6 GHz移动至19.4 GHz,且带内特性和高端传输零点均未受到影响,最终实测结果与仿真结果基本一致。     

横向双模双频滤波器设计

基于横向滤波器耦合结构,采用支节加载双模谐振器,设计了中心频率位于1.57 GHz(GPS应用)与2.4GHz(WLAN应用)的双频微带滤波器。由短路支节加载双模谐振器形成第一个通带,开路支节加载双模谐振器形成第二个通带,两个谐振器被输入/输出馈线隔离,每个通带的中心频率与带宽可以单独调节。测试结果表明:两个通带内的最小插损分别为2.18,1.35 dB,3 dB带宽分别为5.2%,6.8%,回波损耗均小于16 dB,三个传输零点分别位于1.28,2.08,2.71 GHz处。该滤波器具有尺寸小、带外选择性好等优点。     

基于枝节线加载谐振器的可调滤波器设计

传统基于变容二极管的双频电可调滤波器由于外部容值的加入,该类滤波器的插损变大,同时相对带宽锐减。基于多模谐振器结构,提出了一种新型的工作频段独立、电可调的双频带通滤波器。该滤波器由短路枝节线加载谐振器和一对1/4 波长谐振器组成。在各自的谐振器末端加载带有变容二极管的外部偏置电路,1/4 波长谐振器构成第一通带,短路枝节线加载谐振器构成第二通带,两通带之间互不干扰,单独调节。应用奇偶模分析法及调节耦合间距的方法,确保双通带均出现两个极点,保证其带宽的稳定性。该电可调滤波器第一通带可调范围为0.7 ~0.85 GHz,第二通带可调范围为0.9 ~1.05 GHz,同时双频带的相对带宽基本保持在10% 以上,较以往的双频电可调滤波器,该款滤波器的相对带宽有了较为明显的提升。     

Effects of Resonator Loss on Output Characteristics of Ring Microresonator Filter

The ring microresonator filter considering resonator inner loss is analyzed theoretically, which has one input port and two output ports, Some universal relations for coupling of optical power between microresonator and dielectric waveguides are presented. The analytical expressions of filter bandwidth or the full width at half maximum （FWHM）, free spectral range and finesse of resonator are derived. The characteristics of the ring microresonator filter are discussed numerically. It is demonstrated that the loss of the ring resonator reduces the peak value of transmission, widens the filter bandwidth, and reduces the finesse of the resonator filter.     

采用半导体光放大器的多波长光纤环形激光器

报道了一种插入马赫-曾德尔(M-Z)光纤干涉仪的半导体光放大器(SOA)多波长光纤环形激光器,实现了信道间隔为100 GHz的稳定的多波长连续光激射,其输出光谱3 dB带宽为19.5 nm,消光比大于30 dB.其中在17.9 nm范围内获得了22个波长的连续光,功率不平坦度为1.2 dB,总输出功率为5.1 dBm.对该结构的多波长激光器输出光谱宽,不同波长间功率波动小的特性进行了分析,提出在较低环腔损耗下,半导体光放大器的增益饱和及四波混频(FWM)效应的共同作用使环腔内多波长光功率获得自动均衡;并对实验观测到的激光器输出光谱带宽及中心波长随半导体光放大器驱动电流降低或环腔损耗增大而减小的现象进行了讨论.     

串联微环谐振器的光学特性

根据波导耦合方程,导出了串联微环谐振器的传输矩阵,并分析了环数、环间耦合系数以及损耗对串联微环谐振器输出特性的影响。数值模拟表明,串联微环谐振器具有光子带隙的特征。当环数增加时,通带内满足谐振条件的波长数增加;当环间耦合系数增加时,可使通带带宽加宽;通过适当选择环数和环间耦合系数,可以实现滤波和波分复用(WDM)的功能。选用脉冲宽度为50 ps的高斯型激光脉冲注入微环谐振器,发现当环间耦合系数较小时,出射脉冲相对于入射脉冲具有光学延迟的效果,并且随着环数的增加,延迟时间逐渐增大,而当环间耦合系数较大时,光学延迟效果不明显。     

基于加权光耦合阵列的任意波形产生

提出了基于加权光耦合阵列的光电任意波形产生方案,利用不同波长加权和并行耦合的方法实现信号光域的数模转换。通过对信号的频谱分析发现,多波加权存在拍频噪声,经过波长预设和滤波处理,可以将高频噪声有效滤除,但在信号交变的时刻会有尖峰干扰出现,进一步通过与变换信号带宽匹配的滤波平滑处理后,尖峰干扰得到一定的抑制,可实现输入信号速率为10 Gb/s、量化精度为5 bit的光学数模转换,实现了三角波、锯齿波、高斯脉冲和方波序列等光学波形的输出。     

聚合物光纤中的模式耦合及其对带宽的提高

光在聚合物光纤(POF)中传输时存在较强的模式耦合,由于模式耦合的影响,聚合物光纤的传输带宽得以提高。根据能流方程对阶跃型聚合物光纤光传输中的模式耦合进行了研究,从实验上测量了聚合物光纤的模式耦合系数,测量得到的模式耦合系数为7.61×10-4rad2/m。用测得的模式耦合系数对聚合物光纤中的模式耦合进行数值模拟,得到聚合物光纤的模式耦合长度约为20 m。由模式耦合长度可以得到聚合物光纤的真正带宽,其在150 m传输距离的带宽约为130 Mbit/s。为了验证这一结论,进行了125 Mbit/s.150 m的局域网(LAN)通信实验,通过对发射、接收波形及通信眼图的分析表明,由于模式耦合提高了聚合物光纤的传输带宽,使其可以在150 m的距离上进行百兆速率的通信传输。     

基于超高Q值氟化镁晶体微腔的克尔光频梳产生研究

克尔光频梳具有等距分布的梳状光谱结构,在精密测量、光钟、相干光通信、微波和光学任意波产生、光谱学及天文光谱仪校准等方面有着重要的应用。首先,微腔光频梳与其他光频梳系统相比,具有集成性高、体积小、功耗低的优势,大大扩展了光频梳的应用;其次,通过超精密加工方法制备了品质因子Q值达到了4.8×107的氟化镁微腔,并且得到了干净规律、排列规则的谐振谱,自由频率范围为9.73 GHz,为产生低重复频率光频梳提供了条件;最后,根据实验结果结合Lugiato-Lefever方程分析了氟化镁微腔光频梳的产生过程,研究了泵浦功率对光频梳的影响,通过调整失谐参数得到了孤子态光频梳。并且通过色散调控优化了微腔的光场模式,为产生具有超光滑光谱的孤子光频梳创造了先决条件,提升了光频梳性能。     

基于氮化硅微环和载波分离的可重构微波光子带通滤波器

基于Add-Drop型氮化硅微环滤波器,利用光学单边带调制和光载波分离的方法,实现可重构微波光子带通滤波器。滤波器带宽和带外抑制比分别达到726 MHz和37.0dB。并且通过改变光载波波长实现1.64~23.41GHz的滤波器频率调谐;通过调节微环耦合系数实现0.683~2.246GHz的滤波器带宽调谐,在带宽调谐范围内带外抑制比大于26dB。     

泵浦功率对有源环形微腔滤波器特性的影响

研究泵浦功率对Er-Yb共掺磷酸盐玻璃有源环形腔滤波器滤波特性的影响。利用重叠积分方法求解Er-Yb共掺系统的速率方程与功率传输方程,讨论了泵浦功率对滤波器的传输特性、带宽和精细度的影响。数值计算结果表明:泵浦功率的改变不会改变环形腔滤波器的谐振特性,泵浦功率的提高对滤波器输出光谱特性具有重大的影响。一方面压缩了滤波器的带宽,另一方面又提高了滤波器的精细度。     

具有光敏下陷包层的B/Ge共掺光敏光纤的研制

紫外光纤光栅的包层模造成的损耗限制了光栅在波分复用系统中的使用。文章分析了同时具有下降内包层和光敏内包层的光敏光纤可以极大地抑制包层模耦合,并采用ＭＣＶＤ工艺制作出硼和锗共掺（Ｂ／Ｇｅ）的带光敏的下陷内包层的光纤,经写入紫外光纤光栅证实该光敏光纤确实极大地抑制了包层模耦合。     

Torus结构的芯片上光互连网络损耗分析和优化

基于硅基波导、十字状波导交叉和基于波导微环的光交换器件的损耗特性,对 Torus结构的芯片上光互连网络建立了损耗模型,利用该模型来对芯片上光互连网络进行光器件级、光路由器级和网络级的损耗特性分析,同时建立芯片上光互连网络损耗自动分析系统。依据该系统可以得到不同网络规模下的最大损耗,并分别分析了基于crossbar、cygnus和crux路由器的torus结构网络的损耗特性。可以得到,传输损耗随着网络规模的扩展而增加,最小的传输损耗出现在M=N时。同时,可以得到采用Crux路由器构成的芯片上光互连网络的传输损耗最小,小于Cygnus构成的芯片上光互连网络约5dB。