基于ABCD矩阵的楔形柱面光纤微透镜的耦合技术分析

运用激光模式耦合理论分析了半导体激光器与楔形柱面光纤微透镜的连接损耗,设计并制作了楔形柱面光纤微透镜用来实现两者的模斑匹配。运用ABCD矩阵方法,对该组件的耦合效率进行了仿真计算和分析,得到了高耦合效率下楔形柱面光纤微透镜的结构参数。该方法可有效地用于楔形柱面光纤微透镜的优化设计。     

基于多电极单端耦合半导体光放大器的交叉增益调制型波长转换器

提出了一种新型的基于多电极单端耦合半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制(XGM)型波长转换方案，并建立了这种波长转换器完整的宽带理论模型.通过数值模拟的方法，比较了基于多电极单端耦合SOA的XGM型波长转换和基于单电极单端SOA的XGM型波长转换的输出特性，结果表明前者的输出消光比优于后者，而且啁啾特性也略有改善. 关键词： 多电极 波长转换 单端耦合半导体光放大器 交叉增益调制 消光比 啁啾     

1.3μm偏振无关半导体光放大器单片集成模斑变换器

用金属有机化学气相外延生长并制作了 1.3μm脊型波导偏振无关半导体光放大器集成模斑变换器 ,器件有源区为同时采用压应变量子阱和张应变量子阱的混合应变量子阱结构以获得TE和TM偏振模式的增益平衡 ,模斑变换器采用一种新型脊型侧向锥形波导结构 ;集成模斑变换器的半导体光放大器远场发散角为 12°× 15° ,接近圆形光斑 ,与平头标准单模光纤耦合损耗为 - 2 .6dB ,在水平和垂直方向上的 - 1dB耦合对准容差分别为± 2 .3μm和± 1.6 μm ;在 2 0 0mA偏置电流下 ,半导体光放大器小信号增益近 2 4dB ,在 12 80～ 1340nm波长范围内偏振灵敏度小于 0 .6dB。     

有源弯曲波导反馈特性的三维时域有限差分法仿真

半导体光放大器的耦合光纤形成的外腔反馈通过引入弯曲损耗得以抑制.通过对半导体光放大器有源波导引入对前、后向光场非对称散射损耗，以前向光场部分损耗为代价，反馈光场能量被分布式地较强辐射.时域有限差分法仿真研究表明，通过优化弯曲有源波导的结构，相对于通常的有源直波导，在相同的材料增益和输入、输出条件下，反馈可以下降10 dB以上.由此可以简化高增益半导体光放大器的器件结构.     

行波半导体激光放大器耦合技术研究

本文从理论上分析了单模光纤与行波半导体激光放大器之间的耦合特性,导出一套简捷的设计光纤耦合头公式,比较不同的结构参数对光纤头耦合性能的影响,选出一种最佳设计方案.经实验验证.采用本文提出的光纤头微透镜处理技术,可使光纤-光放大器耦合损耗降至-3dB.     

全光增益控制高功率光纤放大器

采用一种简单的双光栅级联结构,通过不同波长的两束控制激光进行增益控制;同时采用两级放大结构,实现全光增益控制光纤放大器高增益和高功率输出。当可调光衰减器功率衰减量分别为33.2dB和3.8dB,输入光功率在-5.1dBm～2.0dBm范围变化时,增益控制光纤放大器的最大输出功率为1.55 W,平均增益和噪声系数分别约为30.3dB和6.4dB,增益漂移小于0.27dB。同时,改变环形腔损耗得到不同的增益,在增益漂移允许范围内(小于0.3dB),增益钳制范围为24.5dB～31.3dB。另外,在双信道情况下,当剩余信道功率为0.74mW和1.57mW时,其增益漂移范围分别小于0.08dB和0.16dB。     

半导体光放大器增益及发光特性的理论研究

半导体光放大器(SOA)的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.研究了注入电流、入射光波长及SOA有源区长度对SOA增益和发光功率的影响.数值模拟结果表明:注入电流的增加,会引起载流子浓度的增加,且使SOA增益趋于饱和的速率加快;不同的SOA模型存在一个最佳输入光波长,在此波长附近有较好的增益特性;加长半导体光放大器有源区长度可获得更大增益,同时提高了器件的响应速率.     

半导体光放大器引起的串扰及其抑制技术

由于半导体光放大器(SOA)的增益饱和效应,在波分复用系统中.每个信道的增益受到复用的其它信道的影响.SOA引起的各信道之间的串扰严重限制了其应用.理论研究了SOA增益饱和效应引起的信道间串扰.数值模拟了多路信道复用时系统的误码率随复用信道数和光功率的变化情况,发现随着复用信道数的增加SOA增益饱和引起的信道间串扰越来越严重.对SOA中串扰的抑制方法进行了理论和实验研究.数值模拟发现连续光注入可以抑制输出功率的波动,从而减小误码率,当复用10个信道时,连续光注入可以使功率代价减小2 dB;实验验证了两信道的40 Gb/s系统中,注入连续光可以减少SOA引起的信道间串扰.     

有源循环式光脉冲复制系统的输出特性研究

改进并验证了一种基于有源循环光纤延迟线的模拟光脉冲信号复制技术.实验系统采用低增益掺铒光纤放大器补偿循环损耗.进行了光脉冲信号复制的仿真和实验,在掺铒光纤放大器增益为6.774 dB,光滤波器－3 dB,带宽为0.8 nm时,测得第500个复制光脉冲的信噪比为31 dB.仿真和实验结果表明,选用小增益掺铒光纤放大器可以实现低于3 dB的噪音系数,降低掺铒光纤放大器的放大自发辐射噪音并提高输出脉冲序列的信噪比,有望成为提高光脉冲复制器性能的一种新方法.在系统中插入窄带光滤波器等手段也是改善信噪比的有效措施.     

1.55μm AlGaInAs-InP偏振无关半导体光放大器及其温度特性研究

采用低压金属有机气相外延 (LP MOCVD)设备生长并制作了 1 5 5 μmAlGaInAs InP偏振无关半导体光放大器 ,有源区为 3周期的张应变量子阱结构 ,应变量为 0 35 % ;器件制作成脊型波导结构 ,并采用 7°斜腔结构以有效抑制腔面反射 ;经蒸镀减反膜后 ,半导体光放大器的自发辐射功率的波动小于 0 3dB ,3dB带宽为 5 0nm ,半导体光放大器小信号增益近 2 0dB ,带宽亦为 5 0nm .在 1 5 30— 1 5 80nm波长范围内偏振灵敏度小于 0 5dB ,峰值增益波长的饱和输出功率达 7dBm ;器件增益随温度的升高而减小 ,当器件工作温度从 2 5℃升高至 6 5℃时 ,增益降低小于 3dB .     

半导体光放大器非线性失真特性实验研究

对半导体光放大器（SOA）用于1 310 nm残留边带幅度调制（AM-VSB）视频光信号放大时的非线性失真特性进行了实验研究.分析了非线性失真机理.给出了当输入光信号波长位于SOA增益谱下降沿且输入光信号功率较大时,SOA所引入的非线性失真主要由其增益随输入光信号功率变化而波动所造成的结论和对应表达式.提出了减小非线性失真的方法.设计了适合于AM-VSB视频光信号放大的SOA并用于有线电视（CATV）系统实验.研究结果表明,在300 mA的工作电流下,SOA在载频647.25 MHz处引入的组合二阶互调失真（CSO）在－42 dB～－38 dB之间,并随输入光信号功率的增加而变大.     

饱和放大情形下光纤参量放大器的增益和带宽特性研究

利用龙格库塔法数值求解非线性耦合方程,研究了单抽运光纤参量放大器在增益饱和区的增益谱特性.通过比较考虑抽运光损耗与忽略抽运光损耗增益谱的差别,分析了抽运光损耗对增益谱的影响.此外,给出了在饱和放大区,信号光的增益谱与光纤长度、输入信号光功率、抽运光波长与零色散波长偏离之间的关系.发现在饱和放大区,增益的整体水平有所下降,增益谱的可用带宽相对于小信号放大有所减少,增益谱在可用带宽范围内出现了旁瓣.这些结果将对工作在饱和放大区的单抽运光参量放大器的设计提供有益的帮助.     

基于高非线性光纤的增益谱平坦拉曼光纤放大器研究

针对光纤通信中密集波分复用系统各信道的在线平坦光放大这一光通信问题,提出利用级联高非线性光纤来设计增益平坦的拉曼光纤放大器。对高非线性光纤(As S光纤)拉曼增益谱前后沿进行线性拟合处理,利用不同波长泵浦抽运同种光纤,实现前放大后增益补偿,并考虑信号光损耗不同,在输出端得到了一个近似固定的功率输出值,并分析了影响拉曼光纤放大器输出特性的因素。模拟结果表明:平均增益为20.45 dB,增益平坦度为0.15 dB。     

深空探测用超导滤波器及滤波放大组件

研制了针对深空探测的超导滤波器和超导滤波放大组件,该超导滤波器在无需后期调谐的情况下,回波损耗大于25.16dB,驻波比小于1.12,插入损耗约0.04dB,阻带抑制达到了115dB以上;超导滤波放大组件的增益为30dB±0.2dB,回波损耗约为20dB;而组件的噪声温度仅为8K~9K。     

双波长数据包并行缓存

以半导体光放大器为非线性元件的双环耦合全光缓存器(DLOB)为基础,实现了速率为2.5 Gb/s双波长数据的并行缓存.不同波长光信号合成后的功率随机波动,导致由半导体光放大器交叉相位调制产生的相位差随机波动.在考虑吸收损耗的情况下,对常用的半导体光放大器增益特性曲线进行了修正并与实测值拟合,得到了更为准确的增益特性曲线.在此基础上进行了理论分析,提出了通过调节控制光功率到最佳点以便减小相位差波动的方法.     

基于SOA-DI结构的OTDM分组网分组头提取技术

提出了一种基于SOA-DI结构在OTDM网中光分组信头提取的方案,该方案利用半导体光放大器（SOA）的增益饱和效应,通过DI结构干涉实现了2.5Gbit/s 全光信头和40Gbit/s净荷数据的OTDM光分组包信头提取,提取的光分组信头消光比可达16dB以上.给出了理论模型并进行了数值仿真,从理论上对输入脉冲能量和脉宽、SOA的饱和能量、SOA载流子寿命、SOA小信号增益以及DI干涉时延差等重要参量对光分组包信头提取质量的影响做了分析.该方案结构简单,易于集成.     

C波段宽频带低温低噪声放大器的设计与测量

本文介绍了C波段宽频带低温低噪声放大器的研制.放大器采用的是Avago一款赝高电子迁移率晶体管,用不对称十字型结微带线的输入匹配网络进行宽频带的匹配,采用源极微带线负反馈和输出端串联电阻来提高稳定性.本文介绍的宽频带低温低噪声放大器工作频段为5~6.5GHz,在常温下测量增益为30.7±1dB,输入输出反射损耗均小于-10dB,噪声系数小于1.6dB.在4K的条件下测试,调整放大器的偏置电压后,其增益能达到34.3±1.3dB.     

带光隔离器的掺铒光纤放大器性能分析

本文通过速率方程对带光隔离器的掺铒光纤放大器(EDFA)的性能进行了理论分析.由于光隔离器有效地抑制了反向传输的放大自发幅射(ASE),从而改善了掺铒光纤放大器的增益、噪音系数和输出功率等性能,分析结果表明光隔离器加在最佳位置时,可使小信号增益提高约5dB,噪音系数降低约1.6dB.     

全光波长变换器消光比特性的理论研究

半导体光放大器（SOA）是具有优良非线性效应的光子器件，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，建立了基于SOA的交叉增益调制波长变换理论模型，并利用分段模型分析方法，对SOA的交叉增益调制波长变换的消光比特性进行了详细的研究。研究结果表明，适当增大信号光功率、减小探测光功率并选择合适的波长差和SOA长度，可以有效地提高传输信号的消光比。     

二阶拉曼光纤放大器增益特性研究

为实现较大放大带宽,同时提高输出增益并保持较小的增益平坦度,设计了一种二阶拉曼光纤放大器,采用一个二阶泵浦和四个一阶泵浦对100路信号光进行分布式拉曼放大.首先对二阶拉曼耦合波方程进行数值求解,为进一步提高输出性能,利用粒子群优化算法对二阶拉曼光纤放大器的性能参数进行了优化,然后在相同泵浦参数配置下,对一阶拉曼光纤放大器和二阶拉曼光纤放大器进行对比,最后对二阶拉曼放大器输出增益的影响因素进行分析.通过Matlab仿真,在1 510～1 610 nm的增益带宽范围内所设计的二阶拉曼光纤放大器的平均输出增益为23.768 0 dB,最高输出增益为24.124 4 dB,同时增益平坦度为0.911 2 dB.