频谱分割ASE注入波长锁定FP-LD的研究

文章分析了频谱分割放大自发辐射(ASE)注入波长锁定法布里-珀罗激光器(FP-LD)光谱随注入种子光光功率的变化情况.实验研究了ASE频谱分割光源注入波长锁定FP-LD的增益和边模抑制比(SMSR)随注入ASE光功率以及FP-LD注入电流的变化关系.最后比较了经过不同频谱分割方法的注入波长锁定光信号在波分复用-无源光网...     

基于注入锁定法布里-珀罗激光器全光判决的研究

研究了基于双波长注入锁定法布里-珀罗半导体激光器(FP-LD)的全光判决门,及其在失真的10Gbit/s归零(RZ)伪随机 序列(PRBS)全光判决中的应用。首先对双波长注入锁定FP-LD的输出光功率与 注入光功率的功率转移特性进行了实验研究,测试得到“ S”型的功率转移曲线,证明了双波长注入锁定结构具 有对注入信号光进行光判决的能力;合理设置注入 FP-LD信号光的偏振态,及其与最接近的FP-LD 自由振荡纵模之间的频率失谐量,实现了10Gbit/s RZ光信号的全光 判决,并将判决后 的结果通过光示波器进行观测。与注入的失真RZ信号的眼图比较,全光判决后零码噪声得 到抑制,眼图明显张开,从而验证了基于双波长注入锁定 FP-LD的全光判决方案判决高速光信号的可行性以及其在全光 信号处理领域极大的应用价值。     

TDM-PON上行信号光功率均衡器的锁模特性

为了减小时分复用无源光网络（TDM-PON）上行信号光波长的飘移,基于TDM-PON上行信号光功率均衡器架构,采用单模激光注入锁定光网络单元（ONU）法布里-珀罗（F-P）激光器（LD）方法,研究了F-P LD输出光波长的锁模特性,包括锁模的范围、驱动电流对锁模特性的影响、锁模前后温度变化引起F-P LD光波长变化情况等。结果表明,当驱动电流为9mA时,F-P LD可被锁模的波长范围为0.38nm,大于ONU上行光波长因环境温度变化5℃而产生的波长位移量0.25nm,F-P LD被锁模可使ONU上行信号的光波长相同且稳定,降低光功率均衡后的噪声。     

注入连续光实现锁模光纤激光器的波长稳定

提出了一种实现锁模光纤激光器波长稳定的方法,即向锁模激光器腔内注入连续光,使某一组纵模在注入连续光的基础上起振。这组纵模在对增益介质的竞争中可以稳定地占据优势,从而实现激光器输出光谱的稳定。理论分析发现注入连续光会使锁模激光器纵模线宽变大,而线宽的增大将会增加进入纵模的连续光功率。在实验中对基于掺铒光纤放大器(EDFA)的主动锁模光纤激光器进行波长稳定,激光器的调制频率为10.06 GHz,观察到了良好的稳定效果。为进一步检验波长稳定的效果,对锁模光纤激光器进行波长稳定后,将其输出的光信号经过一个法布里-珀罗(F-P)滤波器,稳定地滤出了功率较高的纵模。法布里-珀罗滤波器的自由光谱区(FSR)为40.24 GHz,透射峰3 dB带宽为40 MHz。实验结果证明纵模被稳定在法布里-珀罗滤波器的透射峰范围内,纵模波长的波动小于40 MHz。     

注入锁定掺铒光纤环形腔激光器及波长调谐技术

研究了掺铒光纤环形腔激光器(EDFRL)的注入锁定现象,提出了一种实现可调谐的单纵模EDFRL波长及功率稳定的新方法,即利用注入锁定技术向法布里-珀罗可调滤波器结合复合腔结构的EDFRL腔内注入低功率的连续光,使某一纵模在注入连续光的基础上起振.这个纵模在对增益介质的竞争中可以稳定地占据优势,从而与注入信号发生锁定,实现激光器输出光谱的稳定.实验得到激光器在1527.4～1561.9 nm范围内波长可调,输出功率＞0.6 dBm,信噪比(SNR)＞43 dB;输出光波长与功率抖动分别＜0.01 nm和≤0.02 dB,且线宽约为1.4 kHz.     

注入锁定掺铒光纤环形腔激光器及波长调谐技术

研究了掺铒光纤环形腔激光器(EDFRL)的注入锁定现象,提出了一种实现可调谐的单纵模EDFRL波长及功率稳定的新方法,即利用注入锁定技术向法布里-珀罗可调滤波器结合复合腔结构的EDFRL腔内注入低功率的连续光,使某一纵模在注入连续光的基础上起振.这个纵模在对增益介质的竞争中可以稳定地占据优势,从而与注入信号发生锁定,实现激光器输出光谱的稳定.实验得到激光器在1527.4～1561.9 nm范围内波长可调,输出功率＞0.6 dBm,信噪比(SNR)＞43 dB;输出光波长与功率抖动分别＜0.01 nm和≤0.02 dB,且线宽约为1.4 kHz.     

基于直流光注入直调DFB-LD的可调光毫米波信号产生技术

提出了一种基于直流光注入直接调制分布反馈式半导体激光器(DFB-LD)的载波可调的光毫米波生成方案,利用直接调制DFB-LD的输出瞬态波长随驱动电流增大而蓝移的特点,将直流光注入至直调DFB-LD的0码波长附近注入锁定。锁定的直调激光器在1码时输出的蓝移波长与原注入波长相位相干,再通过光电探测器将拍频信号转换为调制的光毫米波信号。实验重点讨论了40GHz光毫米波的产生,同时完成了30、40、50和60GHz光毫米波的可调谐性实验。本文的方案结构简单,无需外调制器和微波本振,载波可调并可产生高至60GHz光毫米波信号,可作为光/无线混合接入中成本节省的光上变频方案。     

半导体激光器实现波长变换的误码率特性分析

在半导体激光器实现波长转换的理论模型中引入互耦合系数, 根据改进后的波长转换模型, 得出了波长转换的误码率特性与理论模型中的互耦合系数的关系, 并进行了数值模拟和实验验证。数值模拟结果表明, 互耦合系数的大小取决于信号光和探测光功率及其波长间隔, 互耦合系数越大, 波长变换的误码率越小。理论与实验结果表明, 只有在大的信号光功率、小的探测光功率和较小波长间隔情况下, 即当互耦合系数取值较大时, 波长转换的误码率才能达到最小, 信号光功率的减小及探测光功率的偏大均会增大系统的误码率。     

基于莫尔光纤光栅的F-P LD双模自激注入锁定

提出一种基于莫尔光纤光栅的F-P(法布里-珀罗)半导体激光器双波长自激注入锁定生成拍频信号以获得所需毫米波的实验方案。实验结果表明,在11.7nm波长调谐范围内可获得边模抑制比约为30dB的双波长输出,该双波长输出可产生高达168GHz的拍频信号。该高频毫米波信号生成方案的系统结构简单,成本低廉。     

注入锁定法布里-珀罗激光器的单模工作特性

使用分布式反馈(DFB)激光器对法布里-珀罗(F-P)激光器进行单模注入锁定.通过改变F-P激光器的偏置电流,DFB激光器的输出功率以及两激光器间的波长失谐量,对注入锁定F-P激光器的光谱特性、功率特性以及频率响应特性进行实验分析.找出影响注入锁定F-P激光器稳定性的因素,并测量注入锁定F-P激光器的稳定锁定区;通过优化注人条件实现F-P激光器的高边模抑制比(SMSR)输出,最高可达55 dB;通过与自由运转F-P激光器比较,发现注入锁定可以明显抑制半导体激光器在高频调制下光谱的展宽.注入锁定后F-P激光器的3 dB调制带宽接近14 GHz.实验结果表明,通过合理设计光注入条件,注入锁定技术可以明显改善F-P激光器的光谱特性以及高频响应特性,并在高速光纤通信领域中得到广泛应用.     

基于DFB激光器实现波长转换误码特性的研究

作为自动交换光网络中的核心器件,全光波长转换器将在全光通信系统中发挥重要作用.根据半导体激光器实现波长转换的理论模型,重点研究了基于DFB实现波长转换器的误码特性.包括工作电流、输入信号光功率等参量对消光比、误码率的影响.并利用自行搭建的基于DFB实现波长转换的实验平台,进行了实验分析,发现理论分析结果和实验数据十分吻合.这对于优化基于DFB结构的全光波长转换器有重要参考价值.     

基于FBG-ECL的波长转换器消光比特性的研究

作为自动交换光网络中的核心器件,全光波长转换器将在全光通信系统中发挥重要作用.根据光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)实现波长转换的理论模型,重点研究了该波长转换器消光比特性,分析了工作电流、输入信号光功率、波长间隔对消光比的影响,并利用自行搭建的基于FBG-ECL实现波长转换的实验平台进行了实验分析,发现理论分析结果和实验数据是吻合的.这对于优化基于半导体激光器的全光波长转换器有重要参考价值.     

Analyses of numerical and experimental results for optical signal generation using heterodyne scheme

In this paper, we have proposed a heterodyne technique to generate an optical millimeter-wave signal for ultra-wideband communication. First, we have investigated the characteristics of semiconductor lasers locked to another semiconductor under the RF modulation having many sidebands. The RF-modulated master laser is represented by a series of Bessel functions. This model is then inserted into Lang's rate equations. By numerically solving the resulting rate equations, we have determined the locked laser output characteristics as well as the RF spectrum of the beat signals. The result is that the unselected sidebands can produce undesired beat signals whose power may be comparable to that of the desired beat signal. Furthermore, their strength is affected by the injected ML light power. With reduced ML light, undesired beat signals and the injection-locking bandwidth can be suppressed. Second, we have experimented a new technique for generating millimeter-wave signals from a semiconductor laser. A 32 GHz signal is generated using a multisection semiconductor laser operated under a continuous wave by injecting optical pulses at a repetition rate equal to the fourth subharmonic (8 GHz). The generated millimeter-wave signal exhibits a large subharmonic suppression ratio, a large frequency detuning range, low levels of phase-noise and a large locking range. These simulation results are confirmed by experimental results. The high-frequency signal can be used in the field of ultra-wideband communication employing local multipoint distribution system (LMDS), wireless local loop (WLL) and mobile broadband system (MBS).     

Phase locking and chaos synchronization in injection-locked semiconductor lasers

We theoretically studied synchronization of chaotic oscillation in semiconductor lasers with chaotic light injection. Feedback-induced chaotic light generated from a master semiconductor laser was injected into a solitary slave semiconductor laser. The slave laser subsequently exhibited synchronized chaotic output for a wide parameter range with strong injection and frequency detuning within the injection-locking regime. Our numerical simulation revealed that the synchronized slave laser exhibits remarkable phase locking, even for chaotic light injection. Consequently, synchronization in phase fluctuations becomes dominant over intensity fluctuations. We found that there exists a parameter range where the slave can synchronize in phase only, with no intensity synchronization. However, synchronization can be completely destroyed, both in phase and in intensity, when the phase locking becomes unstable due to four-wave mixing or excited resonance oscillation. The phase locking was studied analytically and the correspondence between numerical and analytical results was shown. We also analytically examined chaos synchronization based on a linear stability analysis from the viewpoint of modulation response of injection-locked semiconductor lasers to a chaotic light signal. As a result, we verified that such injection-locking-induced chaos synchronization results from a quasilinear response of the bandwidth-broadened slave laser due to strong optical injection.     

基于分布反馈激光器布里渊散射的高精度光谱测量

实现了一种基于光纤中受激布里渊散射(SBS)效应 的高分辨率光谱测量技术。使用连续可调谐分布反馈(DFB) 激光器作为泵浦光,与待测信号光在单模光纤(SMF)中发生受激布里渊放大相互作用,由此 实现对待测光的高分 辨率光谱测量与分析。DFB激光器的波长扫描通过高精度温度调谐来实现。与相关报道 中使用的外腔 可调谐激光器对比,DFB激光器具有体积小、成本低的优势。同时在波长扫描过程中,对DFB 激光器的输出光进行自 拍频处理获得其实时扫描速率,以此校正激光器的实时扫描波长,提高测量准确度。实验 初步验证了本文高分辨率光谱测量技术的可行性,并获得了0.24pm 的光谱分辨率。     

外腔激光器实现波长转换的高频调制特性分析

作为自动交换全光网络中的核心器件,全光波长转换器的研究是目前的热点问题。本文基于半导体激光器实现波长转换的理论模型,采用小信号分析方法,利用速率方程求解了基于光纤光栅外腔半导体激光器实现波长转换的频率调制响应特性,并重点分析了光子寿命对高频特性的影响。这对于优化光纤光栅外腔结构实现高速全光波长转换器有一定的参考价值。最后数值求解了不同输入信号速率下的转换波形,仿真结果和对波长转换器的频率响应特性分析结果是一致的。     

利用NOLM同时实现两个波长的波长变换

最先利用非线性光学环路镜(NOLM)成功地将2.5Gbit/s的归零码光脉冲同时变换到不同的两个波长上.最大波长变换间距为35nm.实验系统中采用增益开关分布反馈半导体激光器(GS DFB-LD)产生的超短光脉冲作为控制光,采用分布反馈半导体激光器(DFB-LD)和波长可调激光器作为信号光.首次在1.55 μm波长段利用非线性光学环路镜进行波长变换过程时观测到了反相波长变换和脉冲畸变现象.     

FBG-ECL实现全光波长转换调谐范围的研究

作为自动交换全光网络中的核心器件,全光波长转换器的研究是目前的热点问题。本文基于半导体激光器实现波长转换的理论模型,利用速率方程,通过数值求解不同输入信号波长下的转换波形,得到波长转换间隔对波长转换特性的影响。这对于实用化中,选取适当的输入信号光波长有一定的参考价值。     

DFB半导体激光器自注入锁定失稳因素分析

分布反馈(Distributed Feedback, DFB)半导体激光器具有体积小、成本低和工艺成熟等优势,但兆赫兹量级的线宽使其应用范围受限。采用环形谐振器对其进行自注入锁定,可将线宽压窄到千赫兹量级,但仍存在锁定不稳定的问题。文章采用四只不同的环形谐振器对DFB半导体激光器进行自注入锁定,通过实验监测自注入锁定时多个端口的光功率、偏振态和光波长的变化,揭示影响DFB半导体激光器自注入锁定稳定性的因素有谐振模式跳变、偏振态跳变,以及外界温度和振动引起的锁定环路的相位变化,且使用不同类型的环形谐振器进行锁定时,主导的影响因素不同。控制这些影响因素可以改善DFB半导体激光器自注入锁定的稳定性,使DFB半导体激光器自注入锁定技术有更好的应用效果。