利用锁模光纤激光器在色散位移光纤中产生超连续谱的研究

采用主动锁模光纤激光器输出的重复频率10GHz、脉宽7．97ps的脉冲作为抽运光源,无需压缩后直接抽运4．2km的普通色散位移光纤(DSF)．利用色散位移光纤中自相位调制、交叉相位调制等非线性效应的联合作用,获得了20dB带宽达125nm、覆盖整个C波段、L波段和部分S波段的超连续(SC)谱。实验研究了抽运光脉冲峰值功率和抽运波长对超连续谱宽度的影响,结果表明抽运光脉冲峰值功率越高,得到的超连续谱的带宽越宽;通过对抽运波长的优化,可以实现最大程度的超连续展宽;分析了滤波器带宽对脉冲质量的影响;利用0．4nm带宽的可调谐滤波器对从超连续谱中滤出脉冲的特性进行了研究,在超连续谱的不同波长处获得了脉宽为8．90～9．80ps、时间一带宽积为0．44～0．49的稳定的窄光脉冲。     

光子晶体光纤产生的超连续谱(英文)

多波长光源在光通信系统中有着广泛的应用,本文提出一种基于超连续谱的多波长光源产生方案.超短脉冲经过光子晶体光纤,基于自相位调制、交叉相位调制、四波混频等非线性效应产生超连续谱,实验中对该超连续谱进行切割,得到多波长光源.仿真和分析发现:对输入脉冲的峰值功率、输入脉冲宽度和光纤长度等各个参数进行调整优化后,可以得到3dB带宽为73nm的超连续谱,且连续谱的指标可以满足超高速、超长距离、超大容量光通信系统对多波长光源的要求.     

光子晶体光纤中超连续谱产生的理论与实验研究

研究了光子晶体光纤中超连续激光光源的产生机理.利用非线性偏振旋转技术产生的中心波长为1 556.0 nm的飞秒光脉冲作为泵浦光源,在69 m长的高非线性光子晶体光纤中,得到了20 dB带宽约为140 nm的超连续谱;采用实验和数值模拟方法,研究了不同泵浦功率下超连续谱形成的过程.结果表明,在不同的泵浦功率下,超连续谱的形成机理不同,在各种非线性效应的共同作用下,泵浦光脉冲的峰值功率越高,得到超连续谱的带宽越宽,实验与数值模拟结果一致.另外,要想获得平坦的宽带超连续谱,必须选择合适的光纤长度.     

基于色散位移光纤中四波混频效应的2×40 Gb/s全光3R再生系统

利用色散位移光纤(DSF)中四波混频效应在闲频光波长处增益的指数增长特性及增益饱和特性,提出了一种基于恶化信号抽运的2×40Gb/s的双波长全光3R(再放大、再整形、再定时)再生实验方案。对再生原理做了理论分析和实验验证,完成了1550.92nm和1557.36nm两个波长上不同恶化信号的全光再生实验,将恶化信号的接收机灵敏度分别由-20.3dBm、-20.4dBm改善到-27.3dBm、-25.6dBm,灵敏度改善量为7.0dB和5.2dB。系统实验验证了理论分析的结果,对于解决波分复用(WDM)系统中多路信号的同时再生问题提出了一种可行的解决方案。     

时隙交织信道的四波混频均衡再生

给出了适用于多波长再生的数据抽运简并四波混频(FWM)耦合模方程组,提出了时隙交织波长信道再生的准相位匹配均衡方法。从优化设计简并FWM相位失配因子入手,针对实验室已有的光纤,实现了4个固定波长信道的均衡再生;通过设计光纤参数,在一定带宽范围内可实现任意4个波长的均衡再生。计算结果表明,再生输出信号的脉冲峰值功率、消光比(ER)和Q值之间的差异分别不超过0.25dB、0.42dB和1.5。     

脉冲泵浦波长转换改善泵浦带宽容限的研究

基于准相位匹配铌酸锂波导的波长转换,分析了采用脉冲泵浦的方法提高泵浦带宽容限的机理.研究表明:窄脉冲的频带内包含有大量的频谱分量,这些谱分量可以通过倍频效应和和频效应两种机制产生0.8 μm波段的光场,使泵浦带宽容限得到了改善.理论计算和实验都证明了在40G Hz 的ps级脉冲泵浦的波长转换时,－3 dB泵浦带宽容限提高到大约3 nm.     

基于氧化镁晶体中级联四波混频过程的紫外飞秒光脉冲产生

紫外波段飞秒激光脉冲是研究超快化学和超快物理相关过程的重要工具,实现波长可调谐的宽带紫外飞秒光脉冲将有助于推动超快动力学及相关领域的研究.本文报道了以两束400 nm的飞秒光脉冲作为级联四波混频的抽运源,在氧化镁晶体中产生9阶频率上转换和5阶频率下转换边带信号的实验结果.边带波长范围从350 nm到450 nm连续可调谐,这些边带信号的发散角和波长与级联四波混频理论预测结果吻合.紫外边带相对于入射光的整体转化效率约为1.2%.同时,高阶边带的光谱形状呈现高斯型,其谱宽理论上支持傅里叶转换极限脉宽为20—50 fs.本文展示了一种高效产生波长可连续调谐的紫外飞秒光脉冲的便捷方法,为基于紫外超短脉冲的相关研究提供了有效工具.     

利用光纤中的非线性偏振旋转效应提高激光脉冲对比度

研究了用于提高激光脉冲对比度的全光纤结构脉冲清洁器(OPC)。对利用非线性偏振旋转效应(NPR)提高脉冲对比度进行了理论分析。计算了脉冲清洁器对主脉冲峰值透射率与入射角度和光纤长度的关系,模拟了输出脉冲波形和脉宽的变化,并对1053 nm波长的百皮秒入射脉冲进行了实验。主脉冲与连续背景噪声的对比度提高47.5 dB以上,主脉冲与预脉冲对比度提高16.94 dB以上,输出信号的连续背景功率和预脉冲强度均低于探测器的最小响应极限。主脉冲的峰值功率透射率达28.05%;脉冲宽度由92 ps压缩至64 ps,与理论预期相符。利用可变衰减加光电转化的方法测量了1 Hz重复频率的脉冲对比度及信号透射率,解决了利用自相关仪不易测量低重复频率信号的问题。采用灵敏度更高的测量方式将测得更高的对比度提升。     

波长可调谐超短光脉冲的简便高质的生成技术

提出了一种以处于增益开关调制状态下的法布里珀罗(Fabry-Pérot)半导体激光器作为光源,采用简单的自激注入锁定方式,以生成波长可调谐的超短光脉冲的实验系统。该实验装置中,激光器的外腔包括两个串联在一起的布拉格光纤光栅,一个掺铒光纤放大器(EDFA),一个光耦合器和两个环行器,其作用是选模,以及增强并控制反馈回激光器内腔的光强。该实验系统简单而高效,在24nm的波长调谐范围内获得了边模抑制比高于40dB的单模光脉冲输出;而在1521.8nm和1550.0nm之间28.2nm的波长调谐范围内,边模抑制比高于35dB。所得到的各个单波长激光脉冲的时域半峰全宽为140~260ps,各个脉冲的光谱半峰全宽皆为0.1nm。     

非平行偏振双色场驱动产生脉宽稳定的单个宽谱阿秒脉冲

提出一种直接得到脉宽稳定的单个宽谱阿秒脉冲的新方法.利用波长为800 nm脉宽为5 fs的超短脉冲叠加上偏振方向与主脉冲成π/3,脉宽同样为5 fs的二次谐波脉冲驱动氦原子,可以得到宽度达到50 eV的超连续谱.当二次谐波的强度大于10¹⁴ W/cm²时,超连续谱的位置以及谱宽几乎不会随着二次谐波脉冲的强度的改变而改变.对85—125 eV的超连续谱进行滤波可以直接得到100 as左右的单个阿秒脉冲,这个性质对于实验上获得单个宽谱阿秒脉冲而言是非常有利的. 关键词： 阿秒脉冲 超连续谱     

Supercontinuum generation by combining clad-pumped Er/Yb co-doped fiber amplifier and highly nonlinear photonic crystal fiber

We present an experimental study on supercontinuum generation by combining a clad-pumped Er/Yb co-doped fiber amplifier (EYDFA) and a highly nonlinear photonic crystal fiber (HNL-PCF). By using the nonlinear polarization rotation technique, a stable femtosecond optical pulse seed signal with a central wavelength of 1556.36 nm and a spectral line width of ∼5.6 nm has been obtained. Then, this pulsed seed signal is amplified by the EYDFA, the amplified pulse, which, with the broaden spectrum, propagates in the HNL-PCF. The 20 dB bandwidth of ∼520 nm from 1230 to 1750 nm is obtained.     

Theoretical analysis of all-optical 2R regeneration in a SOA-based Mach–Zehnder interferometer

All-optical 2R regeneration in a semiconductor optical amplifier-based Mach–Zehnder interferometer is theoretically analyzed. It is shown that the chirp of the regenerated signal is positive, while the input signal has no chirp. The peak extinction ratio (ER) of the regenerated signal is associated with the input wavelength and there exists an input wavelength corresponding to the largest ER of the output signal. The output peak ER is also found influenced by the input power, with lower input power getting higher peak ER.     

40 Gb/s信号全光3R再生实验

提出一种新型40 Gb/s全光3R再生器方案。采用高精细度法布里-珀罗滤波器进行时钟提取。时钟提取前,通过高稳定光源对输入信号光波长变换实现信号光波长和法布里-珀罗滤波器梳状窗口对准;时钟提取后,接半导体光放大器(SOA)进一步消除时钟信号噪声。全光判决中,采用双半导体光放大器串联增大非线性性能,提高了判决门的响应速度。判决输出接窄带滤波器去除脉冲啁啾拖尾,减小码型效应。实验中,恶化40 Gb/s光脉冲信号通过全光3R再生器可以得到再生脉冲。输入恶化信号时间抖动大于5 ps,脉冲宽度大于16 ps,再生得到的信号时间抖动小于1.5 ps。再生信号相对于输入信噪比改善14 dB。连续稳定工作记录大于15 h。通过实验验证,这种全光3R再生器方案成功地实现了40 Gb/s信号的再生。     

All-optical extinction-ratio enhancement of a 160 GHz pulse train by a saturable-absorber vertical microcavity

A vertical-access passive all-optical gate has been used to improve the extinction ratio of a 160 GHz pico-second pulse train at 1555 nm. An extinction ratio enhancement of 6 dB is observed within an 8 nm bandwidth. Such a device is a promising candidate for low-cost all optical reamplication and reshaping (2R) regeneration at 160 Gbits/s.     

全光纤瓦级纳秒脉冲掺Yb放大器

采用单模放大和包层抽运放大的级联方式,在主振荡功率放大系统中,将平均功率0.5 mW、脉宽20 ns以及重复频率为50 kHz的光脉冲安全放大到平均功率0.6 W、峰值功率600 W的脉冲输出.相应增益为30.8 dB.放大输出的脉冲信号信噪比为30 dB,脉冲形状基本没有发生畸变.在前置放大结构中抽运光通过级联熔融拉锥型波分复用器耦合,有效确保了抽运源(976 nm)的正常工作.     

全光纤瓦级纳秒脉冲掺Yb放大器

采用单模放大和包层抽运放大的级联方式,在主振荡功率放大系统中,将平均功率0.5 mW、脉宽20 ns以及重复频率为50 kHz的光脉冲安全放大到平均功率0.6 W、峰值功率600 W的脉冲输出.相应增益为30.8 dB.放大输出的脉冲信号信噪比为30 dB,脉冲形状基本没有发生畸变.在前置放大结构中抽运光通过级联熔融拉锥型波分复用器耦合,有效确保了抽运源(976 nm)的正常工作.     

23W peak power picosecond pulses from a single-stage all-semiconductor master oscillator power amplifier

Using a single-stage all-semiconductor master oscillator-power amplifier, we generate narrow-band laser pulses of 23?W peak power at 1063?nm wavelength. These pulses of 40?ps length FWHM have a variable repetition rate and pulse energies around 2?nJ, which exceeds previous realizations and makes them ideally suited for second harmonic generation. With a spectral filter, an extinction ratio above 36?dB could be achieved at nearly 10?W peak power. We use a novel spectral method to reliably determine pulse energies independently of the background level.     

Stable single frequency and single polarization DFB fiber lasers operated at 1053 nm

Stable single-frequency and single-polarization distributed-feedback (DFB) fiber laser was realized by giving a pressure on the phase shift region of the fiber grating. The output wavelength of the DFB fiber laser is 1053 nm. When the pump power of 980 nm laser diode is 100 and 254 mW, the output power can reach 8.3 and 37.1 mW and the polarization extinction ratio was 26 and 20 dB, respectively. After chopped by Acousto-optic modulator (0.3 Hz), the pulse peak value variance is 4.65%(peak to peak) and 1.098% (RMS) for 31 min.     

量子点半导体光放大器波长转换的Q因子特性

为了改善全光波长转换器的转换性能进而提高输出信号质量,研究了波长转换器的Q因子特性。采用牛顿迭代法和四阶龙格库塔法解光场传输方程和跃迁速率方程,分析了输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度4个因素对全光波长转换器的Q因子特性的影响,并将得到的结果与相同条件下的输出消光比比较。结果表明:增大输入信号光功率,Q因子先增大后减小,并且在-12 d Bm时取得最大值8.819 d B;Q因子随着脉冲宽度的增加而不断下降;增大最大模式增益和有源区长度,Q因子增大。在实现波长转换的基础上,优化各参数数值,得到的Q因子达到16.680 d B,输出信号质量较好。要同时获得高的消光比和Q因子,提高输出信号的质量,必须选取适当的输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度。     

基于光纤光栅外腔激光器的全光波长转换器的阈值转换特性

使用半导体激活介质的增益饱和效应,描述了激光器型全光波长转换器波长转换机制及其阈值转换特性.实验研究了基于光纤光栅外腔半导体激光器的全光波长转换器的阈值转换特性,结果表明以此器件作为波长转换器可以将信号的消光比由5dB提高到30dB,并可将信号的强度起伏抑制到0dB,可实现部分信号数字再生功能.