1GHz梳状波调制1.3μmDFB半导体激光器皮秒超短光脉冲产生的实验研究

本文介绍一种采用高重复率梳状波电流调制1.3μm分布反馈(DFB)半导体激光器产生皮秒超短光脉冲的技术。采用1GHz重复率尖脉冲电流直接调制1.3μm半导体激光器产生了最短15ps、输出平均功率为4.5mW的超短光脉冲。     

基于半导体光放大器的光脉冲压缩方案的研究

对一种基于半导体光放大器(SOA)和普通单模光纤的光脉冲压缩方案进行了理论分析和实验验证.建立了该方案的理论分析模型,并在此基础上数值模拟了光脉冲的传播过程.计算结果表明,通过合理选取单模光纤的长度,可使50 ps光脉冲压缩到5 ps.实验表明利用普通单模光纤群速度色散导致的脉冲啁啾抵消SOA自相位调制引起的脉冲啁啾,实现了色散补偿及脉冲压缩.     

基于谐波拟合产生周期性三角形光脉冲串的实验研究

实验研究了一种基于谐波拟合产生周期性三角形光脉冲串的方法,方案首先利用马赫曾德调制器的载波抑制调制,获得具有周期性起伏的连续光强度信号,然后利用光纤色散所致的射频功率衰落效应,对光强度表达式中四次谐波分量进行抑制,调节调制深度后,光强度表达式将向理想三角形傅里叶展开式的前三项进行逼近,最后以谐波拟合的方式获得重复频率为射频调制频率二倍的周期性三角形光脉冲串.结合实验,在9.862 GHz和7.678 GHz射频调制频率下,获得了脉冲重复频率19.724 Gb/s(脉冲全宽约50.7 ps)和15.356Gb/s(脉冲全宽约65.1 ps)的稳定三角形光脉冲串输出,改变色散量并反向调节调制频率,可进一步改变脉冲的重复频率,所获得的实验结果与理论预期基本符合.     

基于改进光电振荡器结构的超短光帧时钟脉冲提取

研究了一种基于双相位调制器(PM)结构的光电振荡器(OEO)。利用OEO提取的电时钟对外加的连续光进行相位调制,再经过光带通滤波器(OBPF)进行偏移滤波,产生了脉宽为7.6ps的光脉冲。随后进入由相位调制器和单模光纤(SMF)组成的脉冲压缩器进行脉冲压缩,从而得到脉宽很窄的光帧时钟。实验中,成功实现了从4×25Gbit/s信号中同时提取出25GHz的光时钟和电时钟。光时钟的脉冲宽度为3.1ps,占空比为7.75%,时间抖动为135fs(100Hz~10MHz)。电时钟载噪比为61.7dB,时间抖动为118fs(100Hz~10MHz)。     

色散补偿及高阶孤子压缩啁啾光脉冲的理论与实验研究

利用半导体激光器的单模速率方程及超短光脉冲在光纤中传输的非线性薛定谔(NLS)方程，从理论及实验上研究了增益开关DFB半导体激光器出射的啁啾光脉冲在色散补偿光纤(DCF)及色散位移光纤(DSF)中的压缩过程与规律.实验上，从1.55μm增益开关DFB半导体激光器出射的重复频率为2.5GHz、脉冲宽度为53.8ps的光脉冲经色散补偿光纤压缩至12ps,而后利用色散位移光纤中的高阶孤子压缩效应将脉冲压缩至2.5ps.改变色散位移光纤参数及入射光功率后获得最窄光脉冲宽度为2.1ps.理论与实验结果符合. 关键词：     

基于光纤光参量放大的光脉冲压窄技术的研究

在高重复频率的光窄脉冲源中,为了获得更窄的脉冲,需要增加泵浦功率|但泵浦功率的提高会使光放大器的增益趋于饱和,放大的自发辐射噪音增强,脉冲光信噪比下降.为此,提出了利用啁啾管理和光纤光参量放大相结合的脉冲压窄方案.将强度调制后的泵浦光通过相位调制引入线性负啁啾,由于经参量过程后在新的闲频光上啁啾会加倍,从而进一步增大了信号的谱宽,并通过色散补偿介质实现了光脉冲压缩.实验给出了10 GHz速率下的结果,通过泵浦光的相位调制在0.5 W平均泵浦光功率条件下得到了脉宽19 ps的光脉冲,结果与理论分析基本吻合.     

半导体激光器在高速大正弦调制下的分频单一光脉冲化及单模化行为

本文用多纵模速率方程对半导体激光器在高速大正弦调制下的行为进行了数值分析,得出随着调制参量的变化激光器的输出光会出现有规则的光脉冲序列、光谱变宽和波长漂移;在适当的调制条件下不仅会产生二分频单一光脉冲化现象,而且还会产生更多分频单一光脉冲化现象,同时利用分频现象还能够得到单模化光脉冲,其脉冲宽度小于10ps,并且对这些现象进行了定性解释。     

基于绝热孤子压缩效应的小基座孤子脉冲研究

高重复频率超短光脉冲产生技术是高速光时分复用(OTDM)系统的关键技术之一,而一般的超短脉冲源直接产生的脉冲往往不够窄,因此必须对光脉冲进行压缩后才能满足高速光通信系统的要求。采用360 m长的色散渐减光纤(DDF),成功将从再生锁模光纤激光器(RMLFL)输出的中心波长1546 nm、重复频率10 GHz、脉宽分别为5.40 ps和4.60 ps的光脉冲,绝热压缩为脉宽为1.93 ps和1.71 ps的小基座孤子脉冲,压缩因子分别为2.80和2.69。利用这种绝热孤子压缩方法得到的光脉冲质量较好,可以用于160 Gb/s的光时分复用系统。     

光纤-光栅对激光脉冲压缩

本文报道用2m单模保偏光纤实现脉冲光谱加宽,经光栅对补偿后,将40ps脉冲压缩到小于10ps的实验结果,分析了影响光脉冲压缩质量的原因。实验结果与理论较好地吻合。     

利用NOLM实现连续光到归零码脉冲和波长的同时变换

利用非线性光学环路镜成功地实现了连续光到超短光脉冲和波长的同时变换.最大波长变换间距大于35nm.实验系统中采用增益开关分布反馈半导体激光器(GSDFB-LD)产生的超短光脉冲作为控制光,采用波长可调半导体激光器作为信号光.在变换过程中在1.55μm附近首次观测到了波长的反相变换.当信号光和控制光脉冲走离大于40.7ps时,变换信号脉冲发生畸变,变换脉冲展宽.     

北京正负电子对撞机同步辐射光脉冲形状的高分辨率测量

用国产BWS-5kII型皮秒扫描相机测量了北京正负电子对撞机(BEPC)上极端相对论性运动正负电子束团产生的同步辐射光脉冲的时间结构、光脉冲长度与电子束流强度以及射频源电压的关系.当负电子束流强度由2mA增加到30mA时,光脉冲长度由220ps增加到670ps;在20mA电子束流强度条件下,射频源电压由250kV增加到500kV时,光脉冲长度在500ps到700ps范围内变化.测量系统的时间分辨率为30ps;时间刻度误差±15%,触发晃动小于±200ps.     

色散缓变光纤中超短光脉冲的绝热压缩

报道了色散缓变光纤中超短光脉冲压缩效应的实验结果。采用两段长度分别为100m和500m的色散缓变光纤，成功地将分布反馈激光器输出的4.4ps光脉冲压缩到1.1ps和830fs，脉冲压缩比分别为4.0和5.3。研究还发现，色散沿纵向变化较慢的光纤有利于脉冲的进一步压缩，理论分析与实验结果一致。     

基于电吸收调制晶体(EAM)的超短光脉冲特性研究

数值模拟了两种形式的基于电吸收调制晶体(EAM)的超短光脉冲源(单EAM)和级联EAM形式)的输出脉冲宽度及消光比与外加反向偏压、射频信号幅度之间的变化关系.数值模拟结果表明,在重复率为10GHz情况下,对于单EAM形式,可以获得的最小脉宽大约为13ps,其消光比大于20dB,脉冲波型接近sech2孤子波型;对于级联EAM形式,我们得到了小于5ps的超短脉冲,消光比也较单EAM形式有较大的提高.因此,单EAM形式的超短脉冲源可以满足20Gb/s的OTDM系统需求,也同样适合于超长距离的光孤子通信系统;级联形式EAM可以满足40Gb/s的OTDM系统光源需求.     

微微秒超短脉冲的光学压缩

在研究了短光纤(L～L_w)中受激喇曼散射的斯托克斯脉冲对基波脉冲能量箝位效应的基础上进行了脉冲压缩实验。以高泵浦功率(P=1600W)注入长度为8.95m绿光单模光纤中,采用双光程的光栅对压缩结构,并引入空间频率窗口滤除自相位调制光谱的非线性啁啾部分,将40ps的锁模Nd:YAG倍频光脉压缩至<5ps。     

啁啾脉冲堆积用于光脉冲整形

报道了一种利用100 ps啁啾脉冲堆积产生2．2 ns任意整形脉冲的脉冲整形系统。采用掺Yb~(3 )光纤锁模振荡器得到稳定的锁模光脉冲序列,将该锁模脉冲通过啁啾光纤光栅展宽并通过1 nm带宽的高斯形光谱滤波器滤波,得到标准的100 ps高斯形啁啾脉冲序列,将此脉冲选单经过光纤延迟线组成的32路脉冲堆积器,得到了精度为32 bit的重复频率为1 Hz的2．2 ns任意整形光脉冲。研究了堆积脉冲的特性,分析了宽带啁啾堆积整形脉冲的光谱时间扫描特性对激光驱动惯性约束聚变打靶束匀滑的优化作用。实验测得了该系统输出的2．2 ns整形光脉冲具有小于50 ps的上升沿,与100 ps啁啾脉冲的时间抖动小于4 ps。     

信号光的调制对基于光纤光参量放大光脉冲源的改善

在理论上从四波混频的强度耦合方程出发,给出了基于光纤光参量放大(FOPA)光脉冲的光场表达式,并进一步分析了信号光被相位调制或强度调制后,光脉冲的频率啁啾和强度演化.结论指出：若信号光被强度调制,对所生成脉冲宽度无明显的影响,但可以提高消光比;若信号光被相位调制,所生成的脉冲具有更大的线性正啁啾,可以在相同的抽运功率条件下得到比无相位调制时更窄的脉冲.实验上给出了10 GHz工作速率下的结果,其结果与理论分析符合得很好.通过信号光的相位调制,在05 W平均抽运功率条件下得到了消光比22 dB,脉宽为5 关键词： 光纤参量放大 四波混频 光脉冲源 频率啁啾     

亚纳秒光脉冲下GaAs光电开关行为的理论分析

本文对GaAs光电开关在亚纳秒光脉冲(650ps左右)触发下的性能作了理论分析。用计算机数值分析方法计算了光电开关的电导随光脉冲的变化过程,分析了光脉冲的能量、半宽度的涨落引起的光电开关的触发跳动、响应时间及幅度的变化规律。在合理选用参数时,用SPICE设计得到了上升沿为5kV/ns,触发跳动小于5ps的斜坡电压,从而证实了光电开关在亚纳秒光脉冲作用下的可行性。     

重复频率可调谐的超低抖动光窄脉冲源的研究

提出了一种新型的基于光电振荡器的重复频率可调谐的超低抖动光窄脉冲源. 光电振荡器系统可以产生超低相位噪声的微波信号; 被该信号调制的直调光经过两次相位调制之后, 使光脉冲的啁啾增强; 再通过一段色散补偿光纤, 光脉冲被进一步压窄. 实验中使用YIG可调滤波器, 可以得到8–12 GHz内步进为200 MHz的可调谐微波信号, 因此光脉冲的重复频率具有可调谐性. 当微波信号即脉冲重复频率为9.6 GHz时, 测得脉冲宽度为3.7 ps, 相位噪声为-130.1 dBc/Hz@10 kHz. 由此得出光脉冲的瞬时抖动为60.1 fs (100 Hz–1 MHz), 因此该方案产生的光窄脉冲源具有超低的抖动.     

亚纳秒光脉冲抽运光子晶体光纤产生的瓦级超连续谱

研究了亚纳秒脉冲抽运光子晶体光纤产生高功率超连续谱的机理.采用掺镱锁模光纤激光器产生的脉宽570ps光脉冲,抽运1.8m光子晶体光纤,得到了平均功率为1.15W、光谱覆盖范围为750nm的超连续谱.通过实验和模拟结果的对比和分析,证实了亚纳秒脉冲抽运1.8m PCF产生超连续谱时,调制不稳定性效应起了重要作用.在研究了不同抽运功率下输出的超连续谱变化后,发现随着抽运功率的提高,输出功率也更高且超连续谱覆盖波段也更宽,在瓦级输出功率下依然未达到饱和展宽状态,还有进一步提高功率和展宽光谱的空间.     

湍流信道中的分层光空间调制

将分层技术引入光空间调制中,同时激活两个分别采用脉冲位置调制(PPM)和脉冲幅度调制(PAM)的激光器,构建一种适用于湍流信道的分层光空间调制(LOSM)系统。在详细介绍系统中层映射和比特映射原理的基础上,推导出分层光空间调制系统的误码率表达式,并利用蒙特卡罗仿真进一步验证了该方案的正确性。结果表明,与传统光空间调制系统相比,分层光空间调制系统可大大提高系统的频谱效率。在传输速率相同的情况下,(5,4,2,4)-LOSM系统的频谱效率是(8,4,16)-SPPM (空间脉冲位置调制)系统的9倍以上;当频谱效率为4 bit·s~(-1)·Hz~(-1)时,(5,4,2,4)-LOSM系统与(8,4,2)-SPAM(空间脉冲幅度调制)系统具有相同的误码性能,但前者的传输速率几乎是后者的2倍。