半导体激光放大器对超短光脉冲串的动态响应

本文利用速率方程从理论上研究了行波式半导体激光放大器(TWA)对来自主动锁模半导体激光器的皮秒脉冲串的动态响应,计算了脉冲串的动态增益、TWA的载流子的时间空间变化,本文首次使用光脉冲光子数(对应于脉冲能量)表示法研究TWA,动态增益饱和只与脉冲光子数有关,与输入功率无关,此外讨论了一些全光通信系统中与TWA有关的问题。     

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 。     

半导体光放大器增益饱和特性的研究

在理论上研究了行波半导体光放大器的增益饱和特性，并从半导体的单模速率方程出发，应用半导体光放大器的传输波动方程，推导了放大器的增益特性表达式。从中得出：当放大器的输出功率为饱和输出功率时，信号增益相对于不饱和增益降低４．３４ｄＢ。     

半导体光放大器增益饱和及其开关特性的研究

从理论上研究了行波半导体光放大器的增益饱和特性。由半导体的单模速率方程出发，应用半导体光放大器的传输波动方程，推导了放大器的增益特性表达式。根据半导体光放大器增益饱和特性，研究了开关特性。     

增益饱和的半导体激光放大器响应特性研究

详细讨论了行波半导体激光放大器工作在饱和状态时，入射脉冲的脉宽和放大器工作状态对放大脉冲的形状和频谱的影响，有利于更好地利用增益饱和的光放大器的非线性特性对光信号进行相位补偿。     

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。     

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.     

光纤通信系统用光放大器的进展

本文介绍两种光放大器(半导体行波光放大器及掺铒光纤光放大器)的原理、结构及性能。文中还述及光放大器在光纤传输系统中的应用及存在问题。另外,概述了光纤有线电视传输,从传输的观点分析了调频制和调幅制的信噪比。最后在结论中提出超长距离光纤传输使用光纤放大器中继及波分复用是目前的发展方向。     

可同时产生50个波长的光纤环形激光器

加拿大Exfo电一光工程公司的科学家已演示了可同时产生50个波长的光纤环形激光器。该光纤环形激光器的50个波长间隔为50GHz，均匀分布在1308-1322nm波长之间。该光纤环形激光器基于平坦、宽增益的半导体光放大器技术，并采用掺铒光纤放大器（EDFA）作为增益介质。由于半导体光放大器的增益是非均匀的，这种非均匀展宽的多波长激光器具有更高的稳定性。     

基于迭代算法的半导体光放大器动态模型构建

为了分析并精确预测半导体光放大器的性能, 对InP-InGaAsP均匀掩埋的半导体光放大器建立了一种有效的数学模型, 考虑了自发辐射与受激辐射之间的关系, 实时模拟分析了偏置电流、输入功率对增益和噪声指数的影响。结果表明, 在偏置电流为120mA、输入功率为-10dBm时, 半导体光放大器的性能最佳。该模型能够对半导体光放大器的设计提供一定的借鉴。     

采用梯形棱镜波前分割的激光干涉光刻技术

光学光刻技术在微细加工和集成电路(IC)制造中一直是主流技术。随着IC集成度的提高,要求越来越高的光刻分辨力,但光学光刻的分辨极限受光刻物镜数值孔径(NA)和曝光波长(λ)的限制。激光干涉光刻技术具有高分辨、大视场、无畸变、长焦深等特点,其分辨极限为λ/4,在微细加工、大屏幕显示器、微电子和光电子器件、亚波长光栅、光子晶体和纳米图形制造等领域有广阔的应用前景。阐述了激光干涉光刻技术的基本原理。提出了一种采用梯形棱镜作为波前分割元件的激光干涉光刻方法。建立了相应的曝光系统,该系统可用于双光束、三光束、四光束和五光束等多光束和多曝光干涉光刻。给出了具有点尺寸约220nm的周期图形阵列的实验结果。     

长焦距同轴四反射镜光学系统设计

低成本、高性能对地遥感微纳卫星是当前研究和开发的热点，为适应微纳卫星平台，要求空间相机具备小型、轻量化的特点。在其体积和质量的限制下，设计结构尽可能紧凑的长焦距大视场望远物镜是成功研制高分辨率对地遥感光学相机的关键，研究利用同轴四反射镜系统解决这一问题的可能性。首先，介绍无二次遮拦同轴四反射镜望远物镜的组成与工作原理；基于近轴光学和初级像差理论，导出几何约束条件和初级像差公式，给出结构紧凑的长焦距同轴四反镜系统的设计思想与方法；最后给出举例及设计结果。优化设计了全视场角11、有效焦距2 100 mm、F数为7的同轴四反射光学系统，总长228 mm，约为有效焦距的1/9，结构简单紧凑，像质接近衍射极限。     

一种测量1/4波片相位延迟量的新方法

提出了一种通过软件计算输出椭圆偏振光矢的长短轴来测量1/4波片相位延迟量的新方法,其测量光路简单易行,仅由光源、起偏器、待测1/4波片、检偏器和光功率计组成,测量结果通过Mathcad进行分析运算,得到波片的相位延迟量。文中详细论证了新方法的原理过程,给出了应用实例与误差分析,结果表明:新方法的绝对测量误差小于0.26。该方法的主要优点是光学器件少,操作简单,易于实现,引入误差小,测量精度高。     

二氧化钒薄膜在激光防护上的应用研究

战场上激光武器的不断发展对激光防护提出了更高的要求。由于VO2薄膜的相变温度接近室温,具有良好的光电性能,成为相变材料中最有希望用于红外探测器的激光防护材料。介绍了VO2薄膜的光电特性,并探讨了其在激光防护应用方面的相关问题以及发展前景。     

光学空间通信进展

回顾了光学空间通信的发展，介绍了美国、日本及欧空局光学空间通信的研究现状和光学空间通信系统，并对我国光学空间通信系统的发展提出了建议。     

脉冲半导体激光测距机的研制及应用

脉冲半导体激光测距机具有结构简单、体积小、质量轻等特点,在中、近程测距方面有明显优势。目前其作用距离可达1km,精度可达几厘米。脉冲半导体激光测距技术的研究始于20世纪60年代,80年代中期陆续解决了其中的关键技术问题,研制出各种不同用途的样机,90年代中期技术日臻完善,新产品不断出现。预计近期将是其应用产品大发展的阶段,应用领域非常广泛。文中介绍了国内外研制及应用情况,并列举了几项典型应用。     

基于HOP的可调光编码／解码器的研究

提出了一种基于全息光处理器的可调光编码/解码器的实现方案。全息光处理器可以在空间进行编/解码，每个通信网络单元可以采用任意速率的数字或模拟的调制信号，它非常适合于多媒体的通信网络环境，通过对全息光处理器的折射率大小和位置的控制，当一个输入光脉冲经过光处理器中具有特定折射率的空间位置后，便可在处理器的输出端口得到合适的输出信号。本文给出了这种基于全息光处理器的可调光编码/解码器的仿真实验，结果是可行的，与以前文献中提出的结构相比，减小了硬件实现的复杂性，降低了成本和功耗，便于集成。     

Designing long reach optical access networks

The long reach optical access concept promises to reduce the cost of a future BT network through simplification. This is achieved by extending the reach and split of today’s passive optical network systems (PONs) to 100 km and 1024 respectively, thus eliminating the need for separate backhaul equipment. Compact, low-power optical amplifiers are used at exchange locations requiring very low electrical power consumption. Ultimately this could effectively eliminate local exchange buildings and consolidate BT’s network to around a hundred metro nodes, drastically reducing operational costs. In this paper we describe research to date on the techniques to overcome physical layer impairments at costs appropriate for residential access. We also highlight from an operator’s point of view the protocol requirements of the LR-PON concept, point out the necessary changes to the GPON protocol, and describe an experiment to show its suitability to work over 100 km distances at 10 Gbit/s.     

Optical Pulse Formats for Fiber Optic Digital Communications

Some new optical pulse formats are investigated for solving practical problems in fiber optic communication systems. These pulse formats provide many advantageous features such as error monitoring capability, abundant timing information, uniform optical power utilization, stable detection of optical input, and so forth. It is shown that a modification of Personick's receiver design theory can be used for comparison of various optical pulse formats. The comparison suggests that for state-of-the-art fiber systems with moderate fiber loss and moderate repeater spacing, where no pulse equalization is required, some new classes of 1 binary digit converted to 2 binary digits (1B2B) or 2B3B formats will permit the realization of very simple and reliable repeaters for fiber optic digital transmission. A future low-loss fiber system may permit a very long repeater spacing with the help of equalization. In this case, application of the correlative signal-processing technique is shown to be very promising. Experimental 6.3 Mbit/s and 100 Mbit/s transmissions demonstrate some advantageous features of these optical pulse formats.     

A 30-GHz Self-Injection-Locked Oscillator Having a Long Optical Delay Line for Phase-Noise Reduction

We demonstrate a millimeter-wave self-injection-locked (SIL) oscillator having a long optical delay line as a feedback route. In the SIL oscillator, a part of output signal is self-injected into the oscillator after passing through a long optical delay line, resulting in locked oscillation and phase-noise reduction. By controlling the self-injection power, we achieve 30-GHz oscillation with a sidemode suppression ratio larger than 50 dB and about 18-dB phase-noise reduction at 10-kHz frequency offset.