基于半导体光放大器偏振旋转的全光缓存器

全光缓存器可实现数据包在光域内的缓存,是全光路由、伞光计算以及全光交换的关键部件之一.提出了一种基于半导体光放大器(SOA)中非线性偏振旋转(PR)的光纤环型全光缓仃器结构;提出了一种利用偏振主态(PSP)寻找两个正交线偏振态以及在线实时测量光纤中偏振态的方法.通过改变SOA的注入电流,实现了对两个正交偏振态转化的控制,利用这两个正交的线偏振态,实现了信号的"写"人和"读"出.利用该结构的缓存器,实现了2.5 Gb/s的1024 bits数据包6圈的缓存.缓存后的信号波形良好.     

基于SOA偏振旋转光开关的性能研究

利用SOA中的偏振主态的概念,理论分析了SOA中的偏振旋转的问题,并以此为基础提出了一种基于SOA中偏振旋转的光开关。这种光开关以SOA和偏振分柬器（Polarization Beam Combiner,PBC）为核心元件,利用光在SOA中的偏振旋转实现了光信号的开关,这种光开关具有开关速度快,功率均衡,易集成等优点,实验得到的开关消光比达到24dB以上,开关速度达到20ns。     

基于半导体光放大器中非线性偏振旋转效应单一光缓存环全光时隙交换处理能力研究

对基于半导体光放大器(SOA)中非线性偏振旋转效应(NPR)效应的单一光缓存环多数据包的全光时隙交换(TSI)处理能力进行了理论和实验研究,在使用归纳法导出单一缓存环实现多数据包全光时隙(TSI)必要条件的基础上,针对各种全光TSI操作要求得出了相应光数据包的调度方案,在实验上,以基于SOA中NPR效应的单一光缓存环实验系统,开展了多数据包全光TSI操作的实验研究,根据上述光数据包理论调度方案进行相应系统参数设定,进行了速率为10 Gb/s的3个和4个数据包的全光TSI实验,实验结果与理论预期相符合,研究成果为减少昂贵SOA元件的用量、简化基于光缓存环全光TSI系统的结构提供了可靠依据,对推进全光TSI技术的发展具有重要意义。     

基于双环耦合全光缓存器的大动态延迟范围的研究

全光交换网的高吞吐量和信道利用率要求全光缓存器具有大的动态延迟范围。建立了基于平行排列3×3光纤耦合器的双环耦合全光缓存器(DLOB)的分析模型。分析了限制DLOB延迟范围的各个因素。分析发现,通过级联DLOB,可以实现大动态延迟范围。实验验证级联型DLOB的可变延迟范围达到1～9999T,延迟粒度为25ns,输出信号的误码率低于10-9。得到理论模型与分析方法对其他基于半导体光放大器(SOA)光开关的反馈式光学处理结构同样具有借鉴作用。     

基于InGaAs/InP多量子阱的全光偏振开关的研究

研究了一种基于InGaAs/InP多量子阱的全光偏振开关,讨论了相空间填充(PSF)效应引起的激子饱和以及光学非线性,计算了在抽运光下的阱中载流子布居数随时间的变化,推导出了探测光偏振态的主轴瞬态旋转角.计算结果表明,在100 pJ飞秒脉冲抽运下该全光开关理论旋转角最大可达60°.     

级联二阶非线性铌酸锂全光开关的研制

以基于准位相匹配和频与差频级联二阶非线性[X^(2)：X^(2)]基础上的全光开关的理论分析作指导,进行了周期极化铌酸锂晶体(PPLN)和退火质子交换光波导(APE)的实验制备,利用所研制的PPLN-APE器件,以自行研制的工作波长为1．54μm的被动调Q掺钴铝酸镁激光器作为控制光源,以工作波长为1．5μm的连续二极管激光器为信号光源进行了级联二阶非线性全光开关实验。当控制光峰值功率为3kw,信号光功率为1mW时,实现13％的开关效率,分析了进一步提高全光开关性能的途径。     

基于SOA全光偏振调制的双信道PolSK光传输系统

提出一个新颖的采用两个级联半导体光放大器(SOA)作为独立全光偏振调制器实现双信道偏振态位移键控(PolSK)光传输系统方案,并进行了实验验证.从发射机端输出的PolSK光信号具有四个偏振态,构成了两个独立的二进制数据信道.各信道数据可以采用不同的码制,码率以及不同的时钟信号.该系统方案,提高了通信系统的比特-符号比以及频谱利用率;又由于PolSK光信号功率恒定,减小了光纤链路中非线性效应对光信号的影响提高了通信系统长距离数据传输能力;在接收机端实现了光信号的直接偏振检测,简化了接收机的设计和成本;又由于采用了稳偏接收模块使接收系统能够实现稳定信号接收.构成了基于本方案的实验系统,进行了一系列基础实验和性能测试.分别进行了50 km,80 km以及100 km长距离光纤数据传输实验,实验结果表明所提出的系统方案是有效的.     

基于SOA全光偏振调制的双信道光传输系统的仿真与分析

仿真并分析了基于半导体光放大器全光偏振调制的双信道光传输系统模型.该系统分别利用两级半导体光放大器的交叉偏振调制效应(XPolM),将两路独立的强度调制的抽运光变换到一路探测光的两个正交的偏振态上,实现双通道偏振复用的全光数据传输.首先对单个半导体光放大器的动力学过程进行了理论分析,数值计算了具有不同抽运光功率的半导体光放大器对探测光偏振态的影响,进而对双半导体光放大器偏振复用系统的调制/解调原理进行了分析,模拟仿真了双半导体光放大器的双通路偏振复用的调制及解调过程,仿真结果与实验结果相符.     

基于磁光开关的高精度光实时延时线

 给出了基于高速磁光开关的光实时延时技术的方案。研究了拓扑结构和磁光开关对光延时性能的影响。研制了5 bit,32位的光实时延时系统,并建立了光延时的测试平台,经测试,延时线延时精度优于3 ps。对光延时单元插损进行测试,结果显示:32态单元插损为0.12~0.88 dB,各态变化呈随机性。     

基于电子自旋弛豫全光开关中的瞬态特性

设计了基于电子自旋弛豫的透射式全光开关模犁.该光开关具有开关时间短、结构简单,光学非线性强等特点.研究在右旋圆偏振光抽运下 GaAs/AlGaAs半导体多量子阱(MQWs)中以相空间填充(PSF)和库仑屏蔽(CS)为主要因素导致的激子吸收饱和行为,计算与抽运光同向(探测光与抽运光的圆偏振方向相同)和反向(探测光与抽运光的圆偏振方向相反)的圆偏振探测光吸收系数的变化,得到两种圆偏振光差分透射率改变量随延迟时间的变化.实验采用飞秒抽运-探测技术,获得了室温下GaAs/AlGaAs多量子阱同向圆偏振探测光的透射曲线,观察到了明显的饱和吸收现象,与数值模拟的结果相符.     

偏振模色散补偿中的偏振主态与分束器主轴的对准

光纤通信系统的比特率超过10Gb/s或更高时,偏振模色散引起的脉冲信号展宽成为主要障碍.分离光纤线路中的两个偏振模式对于提高偏振模色散补偿的精度和速度有重要意义.讨论了光纤线路中两偏振主态与补偿器中偏振分束器主轴的对准问题,给出了偏振分束器任何一个主轴上光强的表示并推导出相应的电功率信号表示式,建立了电功率与光信号两个模式之间的延迟时间以及偏振主态与分束器主轴相对角度的变化关系.初步实验表明,可以通过偏振控制器或可转动的光纤连接器实现偏振主态与偏振分束器的对准.     

半导体光放大器中垂直双抽运四波混频效应的理论研究

建立了输入信号光偏振方向任意情况下的半导体光放大器(SOA)中 垂直双抽运四波混频(FWM)效应的完整宽带理论模型. 以基于SOA的垂直双抽运FWM型全光波长转换器为例, 通过数值模拟的方法, 理论研究了输入信号光与两抽运光功率、两抽运光与信号光之间的波长失 谐量和输入信号光偏振方向等工作参数对SOA的垂直双抽 运FWM效应及基于SOA的垂直双抽运FWM型波长转换器特性的影响.     

光的偏振与色散

讨论了光纤线路中两偏振主态与补偿器中偏振分束器主轴的对准问题,给出了偏振分束器任何一个主轴上光强的表示并推导出相应的电功率信号表示式,建立了电功率与光信号两个模式之间的延迟时间以及偏振主态与分束器主轴相对角度的变化关系。初步实验表明.可以通过偏振控制器或可转动的光纤连接器实现偏振主态与偏振分束器的对     

基于级联SOA结合两级偏移滤波的波长保持型星上全光再生方案

针对分布式卫星网络中由于多跳转发导致光信号严重损伤的问题,提出了一种基于级联半导体光放大器(SOA)结合两级偏移滤波结构的波长保持型全光再生方案。该方案利用光脉冲经过不同载流子恢复时间的SOA时频谱展宽方向不同的特点,通过在两个级联的SOA之后分别进行红移滤波和蓝移滤波,不仅实现了对光信号的两级再生,而且两次偏移滤波产生的波长偏移相互抵消,使再生前后信号的波长保持不变。研究结果表明:再生方案能够有效地抑制信号幅度噪声和功率起伏,信号Q因子改善最高可达到8 d B。     

基于SOA的环形腔激光器在全光信号处理中的应用

半导体光放大器（SOA）因其具有良好的光光互作用特性,包括交叉增益调制、交叉相位调制、交叉偏振调制以及四波混频等,在全光信号处理技术中已经获得了广泛的应用。利用SOA与光纤反馈可构成环形腔激光器S_FRL。在S—FRL中将SOA的光一光互作用特性与反馈条件相结合,可以改变孓FRI．的起振、抑制、选频等多种状态,从而构成不同功能的全光信号处理器件。在分析S—FRL激光振荡原理的基础上,提出了双环耦合的S-FRL,并以此为基础构成一种双环耦合的双稳态触发器,进而构成一种同步脉冲展宽器;还提出了一种级联的S-FRL,由此构成一种基于负逻辑的全光判决器。     

基于单个半导体光放大器的高速多功能逻辑门

采用半导体光放大器(SOA)中的非线性效应可以实现多种多样的高速全光信号处理. 利用SOA的非线性效应(包括四波混频、交叉增益调制、瞬态交叉相位调制等)实现了多种功能的逻辑运算,包括“与”、“或非”、“同或”、“或”和“非”. 由于SOA用于全光信号处理的调制速率受到增益恢复时间较慢的限制而无法实现高速的信号处理,在SOA后面级联一个带宽为0.32nm的失谐滤波器可以提高SOA的工作速率,仅用一个SOA实现了40Gbit/s的多功能逻辑门. 关键词： 半导体光放大器 全光逻辑门 瞬态交叉相位调制     

基于SOA交叉增益调制效应的全光组合逻辑

基于半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制效应(XGM),提出了几种由基本逻辑与门构成的全光组合逻辑,包括一位比较器、带控制端口的2线-1线优先编码器、2线-4线译码器、2选1选择器,介绍了它们的基本结构、工作原理和真值表.利用扩展端口可进行多个组合逻辑级联,从而实现多端口、多位全光组合逻辑,如两个2线-1线优先编码器级联可实现4线-2线信号编码.结果表明基于SOA的XGM实现全光组合逻辑,原理简单、响应速度快、易于实现,是未来光子集成的一个重要发展内容.     

利用半导体光放大器实现10 Gb/s全光半减器的组合逻辑实验研究

提出了一种新型全光半减器组合逻辑方案.该方案基于两个半导体光放大器(SOA)和窄带光滤波器(NOBPF).利用SOA的四波混频(FWM)和交叉增益调制(XGM)效应,通过调整NOBPF的中心波长,第一个SOA产生逻辑"A·B"门,提供半减器的"借位",同时该SOA产生"同或"逻辑;第二个SOA产生"非"逻辑,两个SOA级联后产生逻辑"异或"门,提供半减器的"差"位.实验中,实现了两路10 Gb/s伪随机归零(RZ)码信号间的全光半减逻辑运算.     

偶氮染料掺杂PVA的全光开关特性研究

光开关是光通信、光计算机、光信息处理等领域的重要光学元件。利用半导体激光(473nm)作为泵浦光,He-Ne激光(632.8nm)作为探测光,实验研究了偶氮染料掺杂PVA薄膜材料光致双折射效应信号的生长、擦除、衰减特性,分析了泵浦光偏振方向与探测光偏振方向夹角、泵浦光功率对光致双折射效应和全光开关特性的影响,探讨了该材料在光开关方面的应用前景。     

有源光子带隙高速全光开关的研究

研究了一种新颖的基于非共振光学斯塔克效应的有源光子带隙全光偏振开关的理论模型,模拟了在抽运光作用下全光开关有源光子带隙的反射谱的变化情况;反射式全光偏振开关的对比度随延迟时间和抽运功率密度的变化以及插入损耗随延迟时间的变化;周期无序和折射率测量误差对光子禁带的影响.由于超辐射模的快速辐射衰减,在非共振抽运脉冲通过后,材料光谱特性将迅速恢复,可形成太赫兹的开关;并且材料的光子禁带对激子共振频率的变化非常敏感,使得光开关控制光能量比普通多量子阱光开关的小很多.