10 fs超快聚苯乙烯非线性光子晶体全光开关

全光开关是进行快速光信息处理、全光集成的关键器件。自从1987年光子晶体提出之后,光子晶体全光开关吸引了很多研究者的兴     

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。     

光子晶体光纤及其在光器件领域的应用

光子晶体光纤(PCF)是国际上当前的研究热点,其非凡的特性给新型光器件注入了新的活力.文章从PCF的工艺技术、衰减和熔接等方面阐述了国内外PCF的最新研究进展,并阐述了国际上PCF在高功率光纤激光器、光纤放大器、超连续光谱、飞秒激光、全光开关和色散补偿等光器件领域的重要应用及最新成果,最后提出了PCF应用技术的发展趋势.     

光子晶体光纤的非线性效应及其应用研究进展

光子晶体光纤在光器件的集成化、小型化乃至大幅降低其成本方面都有着重要的应用前景。介绍了光子晶体光纤的各类非线性效应及其潜在应用,重点讨论基于光子晶体光纤的光开关实现方案,并提出一种基于M Z干涉的光子晶体光纤光开关方案,对其可行性进行了探讨。     

超快速有机光子晶体光开关

光子晶体光开关是一种重要的集成光子器件，它基于光子带隙特性来实现对光的传输过程进行“开”“关”控制作用，在超快速信息处理和光通讯等领域都具有非常重要的应用前景。聚苯乙烯是一种非线性有机共轭聚合物，其三阶非线性光学效应来源于共轭π电子的离域极化，因而具有较大的三阶非线性系数和飞秒量级的超快速时间响应。聚苯乙烯在400nm附近有一个线性吸收区。我们采用Spin-coating方法在石英基片上制备厚度为300nm的聚苯乙烯薄膜，利用聚焦离子束刻蚀技术来制备二维正方晶格聚苯乙烯光子晶体，晶格常数330nm，空气孔半径130nm，光子晶体中间有一宽度为450nm的线缺陷。     

利用光子晶体光纤实现全光波长转换研究

作为自动交换光网络中的核心器件，全光波长转换器在网络中发挥着重要作用。重点介绍基于光纤参量放大器实现全光波长变换的进展和工作原理。提出利用光子晶体光纤的强非线性来实现全光波长转换，在未来光通信领域将具有广阔的应用前景。     

基于非线性光纤环形腔镜的全光阈值器

基于非线性光纤环形腔镜(NOLM)及光子晶体光纤(PCF)的自相位调制效应(SPM),实现了一种适用于光子神经元的全光阈值器。所使用的PCF非线性系数为16.98(W·km)-1,同时在NOLM中引入可调隔离器。PCF及可调隔离器的使用,缩短了NOLM的腔长,同时降低了阈值器对输入光功率的要求。该全光阈值器对光信号的消光比可提高6 d B以上。由于全光阈值器中所有的组成器件均为无源光器件,因此能够处理高速率光信号。该全光阈值器在其他光通信系统中也具有广阔的应用前景。     

用非线性光纤连接的长周期光栅对的光开关特性

提出用一根掺铒光纤连接两个对称的长周期光纤光栅(EDF-LPFG)对构成的新型全光开关.数值模拟了在交叉相位调制下对应于不同抽运功率的信号光的透射谱;还研究了在不同光栅的有效折射率调制幅度和光纤吸收系数下,信号光透射率随抽运光功率的变化.导出了器件的阈值开关功率公式.EDF-LPFG对光开关的阈值开关功率比单LPFG光开关的开关功率降低了5个数量级,不到25 mW.     

基于光子晶体光纤的超连续谱光源设计

为了运用光子晶体光纤高非线性效应技术获得超宽光谱,设计了一种基于光子晶体光纤的超连续谱光源,通过对光子晶体光纤进行塌孔处理后再熔接的方式,将高峰值功率的窄线宽脉冲光注入高非线性光子晶体光纤,利用光纤非线性效应实现了光谱展宽.实验结果表明,该超连续谱光源实现了光谱范围440～2400 nm,输出光功率为276 mW.     

高非线性光子晶体光纤的研究及应用

文章介绍了高非线性光子晶体光纤的特点及产生高非线性特性的基本原理,分析了在高非线性光子晶体光纤中产生超连续光谱和慢光效应的机理和其应用,并给出了国内利用文章作者研制的高非线性光子晶体光纤进行超连续谱和慢光试验的结果.     

反常色散区抽运光子晶体光纤产生的超连续谱

为了研究反常色散区抽运光子晶体光纤产生的超连续谱,采用分步傅里叶方法数值模拟了飞秒激光脉冲在光子晶体光纤反常色散区中的非线性传输和超连续谱产生.结果表明,初始激光脉冲的峰值功率和脉冲初始啁啾对光子晶体光纤反常色散区产生超连续谱形状和带宽是有影响的.这些结论给光子晶体光纤中产生超连续谱提供了参考.     

基于SOA非线性的全光逻辑运算的理论研究

半导体光放大器(semiconductor optical amplifier,SOA)是具有优良非线性效应的光子器件.其非线性特性在光开关、波长变换、光逻辑运算中有重要的应用.从SOA载流子的速率方程和耦合波方程出发,经理论分析对SOA增益的非线性特性进行了研究和数值模拟,并通过连续光、脉冲光同时输入及两脉冲光同时输入两种情况,对SOA的交叉增益调制(XGM)这一重要的非线性效应进行了详细的研究和数值模拟.理论分析和数值模拟表明,基于SOA的这种非线性效应可以用来实现多种全光逻辑运算.     

二维平板光子晶体微腔与波导的耦合北大核心CSCD

光子晶体是介质介电常数呈周期性排布的结构,具有光子带隙,处于光子带隙中的电磁波无法在其中传播。二维平板光子晶体是通过在衬底上刻蚀周期性排列的空气孔柱而形成的结构,由于其具有优良的控制光传播的特性而得到广泛的研究和应用。介绍了在二维平板光子晶体中引入缺陷形成的光子晶体微腔和波导的方法和性质。通过调整几何参数控制微腔与波导之间的耦合,实现基于二维平板光子晶体的全光开关、光存储、单光子源等光学器件并讨论其在量子光学网络中的应用。     

微纳光纤耦合器光致热引起的全光强度调控特性

对微纳光纤耦合器(OMC)光吸收致热引起的全光强度调控特性进行了理论分析和实验研究。理论分析结果显示,OMC全光强度调控器件的调制响应效率与OMC腰区长度、抽运光在OMC腰区的损耗系数及抽运调制光强成正比,而与OMC腰区耦合光纤的半径成反比。通过实验将强度调制的980nm抽运光注入OMC以加热其腰区,实现了对OMC传输的1550nm工作光的全光调控功能。在百微瓦量级的调控光功率作用下,OMC全光强度调控器件即可实现整周期、大调制深度的强度调制,且在较小调制光功率下,调制响应信号幅度与调制信号幅度呈线性响应关系。OMC光热调控最小响应调制光功率为几十微瓦量级。研究成果为开发基于OMC光致热效应的光衰减、光开关及强度调制器等全光功能器件提供了实验数据,并为微纳光子集成光路热稳定性管控及片基量子通信系统安全性研究提供了可借鉴的研究方案。     

大模场光子晶体光纤中超连续谱的产生与控制

探索利用大模场光子晶体光纤产生大功率、高光束质量的超连续谱。采用分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔方程(GNLSE), 模拟了光脉冲在大模场光子晶体光纤中非线性传输和超连续谱的产生过程。着重分析了光子晶体光纤长度和抽运脉冲的峰值功率、啁啾等对超连续谱产生的影响, 讨论了大模场光子晶体光纤中光谱的非线性展宽机制。发现可将超连续谱产生过程分为初始展宽、剧烈展宽和饱和展宽三个阶段。合理选择光纤长度, 使产生的超连续谱处于剧烈展宽阶段时输出, 既能够得到较宽的光谱, 又能够保证较高的效率。抽运峰值功率对超连续谱的产生有重要影响, 当输入功率较小时, 脉冲的频谱成对称展宽, 仅有自相位调制(SPM)效应起作用, 其他高阶效应的影响都很弱。随着脉冲功率的增加, 频谱短波方向变化较小, 光谱向长波方向展宽。同时, 脉冲时域出现振荡调制, 振荡的起因与光波分裂现象有关。抽运光初始啁啾对超连续谱的产生也有重要影响。当啁啾为正时, 啁啾量的大小对产生超连续谱的影响较小, 蓝移方向基本没有影响, 而红移部分能量随着啁啾量的增大向长波方向转移, 超连续谱总的宽度变化较小; 当啁啾为负且满足一定条件时, 其中的非线性作用得到增强, 有利于光谱展宽。     

基于电吸收调制器的全光开关门模型和实验研究

全光开关门是全光3R再生、全光解复用、全光逻辑门和全光波长变换的重要组成模块,而基于电吸收调制器(EAM)的全光开关门具有偏振无关和码型效应小等优点.依据光生载流子的输运方程,建立了体材料EAM中的交叉吸收调制(XAM)模型.通过该模型利用时域有限差分法,研究了EAM在高功率超短光脉冲抽运作用下形成的开关门特性,对不同EAM偏置电压、抽运光功率和脉冲宽度下的开关门进行了分析.同时.进行了开关门特性与偏置电压大小和抽运脉冲功率之间关系的实验研究.实验结果与理论预期相符合.EAM光开关用于光3R再生,使40 Gb/s残余色散或偏振模色散恶化信号得到再生.     

高相干度超连续谱的产生和脉冲压缩的研究

为了研究全波段正常色散光子晶体光纤中高相干度超连续谱的产生及其脉冲压缩,采用分步傅里叶法数值模拟了超短光脉冲在全波段正常色散光子晶体光纤中的非线性传输和超连续谱的产生;利用1阶相干因子分析了抽运波长和入射峰值功率对超连续谱相干特性的影响。结果表明,色散效应越弱,越有利于高相干度超连续谱的产生;在色散效应较小处抽运时,获得了带宽为587nm、平坦度小于7dB的高相干度的超连续谱;超连续谱的相干性越高,越有利于脉冲压缩,采用光栅对压缩器对高相干度超连续谱脉冲进行压缩,获得了8.4fs、压缩质量因子为88.88%的超短光脉冲。因此,抑止色散效应,利用自相位调制可获得高相干度的超连续谱及高质量的脉冲压缩。     

基于非线性光纤环形镜的二光平信号全光分离器

非线性光纤环形镜(NOLM)在不同抽运条件下具有不同的连续波开关特性,当单抽运NOLM在抽运峰值功率大于开关阈值功率时具有反转抽运脉冲峰的特点,在抽运脉冲上升与下降沿处各产生一个脉冲输出;当使用双脉冲抽运在两抽运脉冲除峰值功率和波长不同外其他参数一致时,透射输出由两个脉冲的峰值功率差决定,具有脉冲峰值功率比较作用。基于NOLM的这两个特性设计了全光分离两光功率水平信号的方案。利用光子学仿真软件进行了数值仿真,结果显示二光平信号被成功分离,并分别加载到不同波长上。实现了高功率级无基座脉冲输出,表明该方案也具有消除脉冲基座的能力。     

空芯光子晶体光纤研究新进展

空芯光子晶体光纤(HC-PCF)是新近发展起来的新一代特种光纤,具有奇特的基于光子带隙效应的导波机制与传输特性,在光波传输与控制、光信息操作与处理以及新型光子器件等领域都具有重要应用.综合评述了有关HC-PCF研究的最新进展,包括HC-PCF的模式传输、损耗机制、色散和非线性等基本特性,以及HC-PCF在高能光波光纤传输、超短光脉冲的色散与非线性传输控制、光与物质非线性相互作用、新型光信息传输功能器件等方面的应用.     

高重频人眼安全光参变振荡器实验研究

介绍了连续激光二极管抽运声光Q开关Nd:YAG激光器抽运的高重复频率1.57μm人眼安全光参变振荡器实验研究结果.采用连续激光二极管三侧面抽运Nd:YAG模块和QSGSU-6型小型声光Q开关,1.57μm光参变振荡谐振腔置于1.06μm Nd:YAG激光谐振腔内,非线性晶体为X切割的KTP晶体,利用Ⅱ类非临界相位匹配光参变振荡输出1.57μm波长激光.在重频1kHz~5 kHz时进行了初步实验,在重频3kHz时,获得1.57μm高重复频率激光最大输出功率480mW,最大峰值功率58.8kW,脉宽2.72ns,电光效率达2.6‰.试验结果表明,连续激光二极管抽运声光Q开关内腔光参变振荡器是获得高频人眼安全激光的一种有效途径.