集成双波导半导体光放大器光开关实现波长转换的理论研究

建立了基于集成双波导半导体光放大器的光开关(ITG-SOA-Switch)的理论分析模型.与半导体光放大器(SOA)的特性相比较表明，由于ITG-SOA-Switch合并了多种物理效应，故其静态增益饱和曲线在饱和功率点附近具有大幅度陡峭下降的独特性质.理论分析和10 Gbit/s波长转换模拟结果显示，恰当地选择输入抽运光的功率范围，ITG-SOA-Switch波长转换器输出转换光的消光比特性较之输入抽运光会有显著的改善. 关键词： 波长转换 半导体光放大器 集成双波导半导体光放大器 光开关     

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     

基于半导体光放大器中交叉增益调制效应的波长转换啁啾特性的分析

对基于半导体光放大器中交叉增益调制效应的波长转换后信号的啁啾特性进行了分析。研究了输入信号光和参考光和功率、波长、转换速率、信号光消光比以及半导体光放大器的偏置电流对转换后信号啁啾的影响。     

同带抽运高效率光纤放大器

以光纤光栅为谐振腔搭建了波长为1020 nm的光纤激光器,并通过两级级联放大获得了590 mW的最大输出功率. 利用获得的波长为1020 nm的激光进行了波长为1064 nm种子光同带抽运放大,实验研究了不同增益光纤长度时放大器的输出功率和转换效率. 当增益光纤长度为8.5 m时,放大器最大输出功率为385 mW,斜率效率为81%. 进行了波长为976 nm的半导体激光器直接抽运波长为1064 nm种子光的实验. 在增益光纤长度最优时,其斜率效率为56.4%. 实验结果表明,同带抽运方式比传统抽运方式具有更高的转换效率. 研究结果可为波长为1020 nm的激光高功率放大和波长为1064 nm的光纤激光高功率同带抽运放大提供一定的参考. 关键词： 同带抽运 光纤放大器 斜率效率     

新型结构可调谐全光波长转换器的理论与实验研究

可调谐波长转换器是智能化光网络中的关键光电子器件. 提出了一种基于半导体光放大器的环形激光器实现连续可调全光波长转换的方案，建立了该方案的理论模型. 理论计算和实际测定了不同条件下波长转换的输出特性，实验结果与理论计算基本符合. 实验中实现了40nm范围内连续可调、转换速率为2.5Gb/s的交叉增益调制型波长转换. 关键词： 可调谐波长转换 半导体光放大器 环形腔     

基于半导体光放大器的交叉增益型波长转换器转换特性的研究

从理论和实验上研究了基于半导体光放大器的交叉增益型波长转换器的转换特性.实验研究了转换特性与信号调制格式、放大器增益的关系.利用大信号分析模型讨论了消光比、平均功率转换效率和交流转换效率等性能与平均抽运功率、探测功率及放大器增益特性之间的关系.结果表明,交流转换效率能综合消光比和平均功率转换效率两种指标,在转换器性能优化中有重要的作用 交叉增益型波长转换器输入动态范围较小,很难实现对信号调制格式透明 放大器的增益是取得最佳转换性能的关键 关键词：     

交叉增益调制的全光波长转换的消光比特性分析

建立了基于半导体光放大器交叉增益调制的波长转换理论模型,讨论了放大器的偏置电流、抽运光参数以及探测光参数对转换后信号消光比特性的影响,结果表明,大的抽运光功率小的探测光功率以及合适的转换波长间隔有利于获得大的消光比。     

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.     

利用光纤光栅对实现双波长增益控制掺饵光纤放大器特性的实验研究

控制激光的弛豫振荡和空间烧孔现象的存在，对全光增益控制掺饵光纤放大器(EDFA)的性能产生劣化影响。采用一种新颖简单的利用两对光纤光栅对形成谐振腔结构，实现双波长增益控制掺饵光纤放大器。由两个不同波长的激光共同承担增益控制的任务，降低了控制激光引起的空间烧孔现象和瞬态输出变化。在动态工作条件下，双波长激光增益控制掺饵光纤放大器显示出优越的特性，适用范围扩展为普通单波长增益控制掺饵光纤放大器的两倍，能够适应0—43kHz的上下载频率。     

基于量子点半导体光放大器全光波长变换特性

从光电集成电路的角度出发,根据量子点半导体光放大器(QD-SOA)中载流子跃迁速率方程和光场传输方程,建立了QD-SOA等效电路模型,并通过电路仿真的方法对QD-SOA的增益谱、饱和增益特性等进行了仿真和分析;利用QD-SOA的交叉增益调制研究了速率分别为40Gbps、100Gbps和160Gbps时的波长转换特性,并分析了不同的偏置电流、功率的信号光和探测光对输出信号消光比和Q值的影响,其转换速率可达到100Gbps,消光比ER约为10dB,Q值约为2.2.该研究对提高基于QD-SOA的交叉增益调制波长转换的性能具有指导意义.     

行波放大器增益饱和特性理论研究

以行波放大器速率方程为基础，采用传输矩阵方法，对行波放大器的增益饱和特性进行了理论研究，讨论了增益饱和特性对电流注入水平，腔面反射率的依赖关系，以及俄歇复合过程在行波放大器增益放大的作用，虽然俄歇复合过程可能提高饱和光强，但它会降低量子效率及非饱和增益，对器件的实际工作特性没有益处。     

星载激光测高仪接收放大器参数的优化设计

为使星载激光测高仪满足测量精度的需求,分析了接收放大器部分的设计原则与要求,对带宽、信噪比、探测灵敏度和放大倍数等主要性能参数进行了理论分析与研究,得到了性能参数的关系和优化的参量。理论结果表明,在激光测高仪测量范围为450 km~650 km,激光脉冲宽度为8 ns~12 ns,工作波长为532 nm与1 064 nm的情况下,对放大器性能参数进行分析计算,可以满足虚警率为1%的星载激光测高仪的设计需求。     

掺铒光纤中的双稳态现象的研究

在以掺铒光纤为增益介质的环形光纤激光器中观察到了光学双稳态现象,定性分析了双稳态形成的机理,即掺铒光纤不同位置分别存在增益饱和和吸收饱和,而且吸收饱和有着更低的饱和阈值。通过理论衍生的公式对增益特性曲线进行了拟合,并结合增益特性曲线对光双稳态的产生给出了定量的解释。     

多电极半导体光放大器对增益特性的改善

提出了采用多电极实现电流非均匀注入来改变半导体光放大器(SOA)内部的载流子分布,从而改变其增益饱和特性的一种新的方案.用SOA分段模型的计算结果表明,与单电极均匀注入电流的SOA 相比,在同样的总注入电流下,对一个两电极SOA采用前面小后面大的非均匀电流注入,可以提高饱和输出功率和饱和输入功率.而采用前面大后面小的电流注入方式,则将使SOA更容易发生饱和,不仅饱和输出功率与饱和输入功率减小,而且增益谱在饱和后的压缩程度加大,增益谱压缩的对称性提高.对多电极SOA,可以方便灵活地调节各节之间的长度比和注入电流比来满足不同的应用要求.     

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.     

Effects of gain saturation on terahertz radiation via optical difference frequency generation

Numerical studies on stability of terahertz (THz) radiation generation based on difference frequency generation in nonlinear crystals are reported. When the gain saturation is achieved at a wavelength that corresponds to an optimal crystal length, the maximal output of THz radiation could be obtained. As a result of crystal absorption, the gain saturation region of THz radiation is unstable region for output. The stability of THz radiation is determined by the stability of pump in the stable region where behind of the gain saturation.     

Saturation behavior of a one-pump fiber optical parametric amplifier in the presence of the fourth-order dispersion coefficient and dispersion fluctuation

The influence of the fourth-order dispersion coefficient on the behavior of parametric gain and saturation power of a one-pump fiber optical parametric amplifier over a signal wavelength span in the presence of fiber random dispersion fluctuations was investigated. The output signal power for the parametric gain calculation was obtained by numerically solving the three-coupled amplitude equations. Based on the calculations of the parametric gain over a variation of the signal wavelength, it is found that the saturation power behavior is dependent on the behavior of parametric gain. The manipulations of signal wavelength and the fourth-order dispersion coefficient changed the phase-matching condition, thereby affecting the resulting parametric gain and saturation power.     

Interaction of parabolic-shaped pulse pair in a passively mode-locked Yb-doped fiber laser

We numerically investigate the formation and interaction of parabolic-shaped pulse pair in a passively mode-locked Yb-doped fiber laser. Based on a lumped model, the parabolic-shaped pulse pair is obtained by controlling the inter-cavity average dispersion and gain saturation energy, Moreover, pulse repulsive and attractive motion are also achieved with different pulse separations. Simulation results show that the phase shift plays an important role in pulse interaction, and the interaction is determined by the inter-cavity average dispersion and gain saturation energy, i.e., the strength of the interaction is proportional to the gain saturation energy, the stronger gain saturation energy will result in higher interaction intensity. On the contrary, the increase of the inter-cavity dispersion will counterbalance some interaction force. The results also show that the interaction of a parabolic-shaped pulse pair has a larger interaction distance compare to the conventional solitons.     

Interaction of a parabolic-shaped pulse pair in a passively mode-locked Yb-doped fiber laser

We numerically investigate the formation and interaction of a parabolic-shaped pulse pair in a passively mode-locked Yb-doped fiber laser. Based on a lumped model, the parabolic-shaped pulse pair is obtained by controlling the intercavity average dispersion and gain saturation energy, Moreover, pulse repulsive and attractive motion are also achieved with different pulse separations. Simulation results show that the phase shift plays an important role in pulse interaction, and the interaction is determined by the inter-cavity average dispersion and gain saturation energy, i.e., the strength of the interaction is proportional to the gain saturation energy, a stronger gain saturation energy will result in a higher interaction intensity. On the contrary, the increase of the inter-cavity dispersion will counterbalance some interaction force. The results also show that the interaction of a parabolic-shaped pulse pair has a larger interaction distance compared to conventional solitons.     

均匀展宽增益介质中超光速饱和现象的研究

根据饱和增益理论分析可知,不同抽运光功率对应着介质不同的吸收和增益状态. 在吸收介质中,相干布居振荡效应导致光脉冲经历饱和吸收,光脉冲传输延迟;在增益介质中, 相干布居振荡效应导致光脉冲经历增益饱和,光脉冲传输超前. 本文由铒离子的亚稳态速率方程出发,建立了掺铒光纤中超光速传输的理论模型, 同时得到时间超前的数值解析表达式;讨论了低频率段超光速的饱和现象, 即超光速在低频段并不随着抽运光功率的增强而加强,而在高频率段随抽运光功率的增加而加强.