新型全光逻辑与门的理论和实验研究

提出一种基于级联单端半导体光放大器（SOA）中交叉增益调制效应的新型全光逻辑与门， 建立了该方案的理论模型，数值模拟和实验实现了10Gb/s的全光逻辑与运算功能，分析了逻辑与运算结果与输入信号功率和消光比之间的关系，理论分析结果与实验结果相符合. 关键词： 半导体光放大器 交叉增益调制 全光逻辑与门     

基于半导体光纤环形腔激光器的新型全光AND门和NOR门

提出了一种新型的基于半导体光纤环形腔激光器(SFRL)中同时发生的四波混频效应和交叉增益调制效应同时实现全光AND门和NOR门方案，并建立了这种全光逻辑门完整的宽带理论模型.通过数值模拟的方法，研究了输入信号光峰值功率及SFRL中两个耦合器的耦合比对这种全光逻辑门输出特性的影响. 关键词： 半导体光纤环形腔激光器 全光逻辑门 四波混频 交叉增益调制     

基于高非线性光子晶体光纤Sagnac环形镜的全光开关

设计了一种新颖的、低开关功率的全光开关. 将高非线性光子晶体光纤和双向抽运掺饵光纤放大器引入Sagnac环形镜内，破坏了环形镜的对称性，利用交叉相位调制作用使反向传输的两路信号光产生非线性相移，从而实现开关效应. 理论分析表明：开关功率与放大器的增益倍数和光子晶体光纤非线性系数的积成反比，在实验中所得开关功率约40 mW，消光比约为15.9 dB，并且信号光透过率随脉冲控制光峰值功率呈余弦变化，实验结果与理论分析相吻合. 关键词： 全光开关 高非线性光子晶体光纤 环形镜 交叉相位调制     

光子晶体光纤中交叉相位调制光谱展宽特性研究

实验研究了超高速时分复用信号与探测光同向传输,在色散平坦高非线性光子晶体光纤中的交叉相位调制光谱展宽特性,从光谱学的角度分析了信号光波长漂移,泵浦光与信号光总功率及功率比,二者偏振态失配对交叉相位调制光谱展宽效应的影响,探讨了实现偏振不敏感交叉相位调制效应的可行性。研究发现,在36 nm波长范围,总功率大于23 dBm,泵浦光与信号光功率比合理,二者偏振态匹配时交叉相位调制效果最好,交叉相位调制的偏振相关性为11 dB,指出利用色散平坦高非线性光子晶体光纤中的残余双折射,调节泵浦光与光纤双折射主轴成45°,可以实现偏振不敏感交叉相位调制效应,随后的理论模拟和实验结果相一致。研究结果为实现基于交叉相位调制原理工作的超快全光信号处理器件作了充分准备。     

基于半导体光放大器垂直双泵浦对偏振复用正交相移键控信号波长变换的性能研究

针对偏振复用相位调制信号的全光波长变换特性问题,基于半导体光放大器中四波混频效应,建立了对偏振复用正交相移键控信号的全光波长变换理论模型.根据理论分析,建立了仿真系统,仿真结果表明:泵浦光与信号光之间的频率间隔、偏振复用信号中的一个信号与一号泵浦光的偏振夹角对系统转换效率和信号质量有影响;波长转换过程中交叉相位调制产生的相位噪音会对信号质量有影响,且当泵浦光功率较大、泵浦光功率远大于信号光功率时,交叉相位调制效应的影响较小,仿真结果与理论分析一致.本文研究方法和相关结论对其它偏振复用信号基于半导体光放大器四波混频效应的波长变换研究有一定的参考价值.     

基于半导体光放大器差分平衡控制的全光相位调制研究

不经过光电转换的全光相位调制是实现无电中继的相干通信的关键技术之一。半导体光放大器（Semiconductor Optical Amplifier,SOA）由于具有非线性系数高、体积小等优点成为全光相位调制系统的关键器件。但因SOA中交叉相位调制与交叉增益调制同时存在,使目前基于SOA的相位调制信号不可避免地产生功率起伏,影响了信号质量。为此,提出了一种利用差动平衡信号控制级联SOA的全光相位调制方案,分析了方案原理,并实验实现了全光相位调制,消除了相位调制过程中因SOA交叉增益调制效应产生的波形起伏,完成了原理验证。该调制方案对实现高阶编码格式的全光波长变换,提升网络的灵活性和扩展性具有重要意义。     

包含掺铒光纤和微结构光纤的光纤环镜光开关

设计了一种低开关功率的全光开关.将掺铒光纤和微结构光纤引入Sagnac环镜中,信号光在泵浦光作用下经过掺铒光纤被放大,破坏了环镜的平衡,利用交叉相位调制效应使两束反向传输的信号光产生非线性相移,实现了光开关效应.理论分析表明:信号光经过掺铒光纤后,增益越大微结构光纤的非线性系数越高,开关功率越低,并且环镜信号光的透射率随两束反向传输信号光的相移差成余弦变化.仿真得到开关功率约为26.73 mW,与理论分析一致.     

基于光纤中受激喇曼散射效应的全光多波长转换耦合器EI北大核心CSCD

基于光纤中受激喇曼散射效应,运用级联同种光纤设计出全光多波长转换耦合器,使转换输出的各路信号光功率相等.建立了全光多波长转换设计方案的理论模型,给出了设计原理框图以及实现方法,并以1路泵浦信号光、4路连续探测光为例,通过OptiSystem软件进行了仿真,仿真结果表明:所设计的全光多波长转换耦合器能同时对4路探测光实现波长转换,转换输出的信号光码型和输入泵浦信号光码型基本一致;转换效率和消光比随着探测光波长的增大而增大,最大值分别为-34dB和36.68dB;Q因子随着探测光波长的增大而减少,最大值为128.29;在级联光纤之后,4路输出信号光峰值功率和消光比基本相等,Q因子整体数值相对于全光多波长转换后有所下降,最大值为89.5455,验证了该方案的可行性.     

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     

载流子色散型硅基CMOS光子器件

为了实现硅基单片光电子集成器件的实用化,介绍了采用P-I-N、双极型场效应晶体管、金属氧化物半导体和PN结结构的载流子色散型硅基CMOS光子器件的发展状况和特点,并汇报了硅基CMOS光子器件的设计和制作方面的工作.利用商业的CMOS工艺线制作的器件获得了较好的结果,光调制器消光比约18 dB,1×2光开关消光比约21 dB,谐振环的消光比8～12 dB.采用CMOS技术研制硅基光子器件,将能使集成光子学的发展上一个新的台阶.     

激光器件 其他

TN2422006010143基于光纤环形镜的全光脉冲整形器=An all-optical pulseshaper based on nonlinear optical loop mirror[刊,中]/蒋运涛(中科院上海光机所高功率激光物理国家实验室.上海(201800)),罗航…∥中国激光.—2005,32(9).—1239-1242提出了一种基于光纤环形镜的全光脉冲整形器。该全光脉冲整形器利用波分复用器将控制光脉冲引入光纤环形镜中,控制光脉冲由于交叉相位调制在信号光上产生的非线性附加相移。信号光在耦合器中发生干涉,经过整形的信号光脉冲从脉冲整形器的出射端出射,信号脉冲的波形由非线性附加相移的波形决定。实验…     

硅基矩形结构马赫-曾德2×2热光开关的设计与仿真

高速光开关是实现光传输路径变换的关键器件之一.对于目前马赫-曾德型光开关本身占据的尺寸较大或者在一维方向上尺度较长的缺点,提出了一种利于高度集成的矩形马赫-曾德2×2光开关单元结构.器件由基于受抑全内反射原理的沟槽型微纳分光/合光器和90°弯曲波导的L型参考/相移臂两者构成,极大地减小了由此构成的马赫-曾德光开关器件的尺寸.利用硅的热光效应,举例设计了开关器件的L型相移臂上升50℃实现π相移时需要的总长度约为84μm.同时采用有限元法分析得到在NiCr金属电极加热器上施加电压3.5V时,可以使相移臂内的脊波导层上升温度约为50℃;模拟了介质覆盖上包层不同SiO2厚度时的时间响应特性,选用上包层SiO2厚度为0.5μm时得到器件上升时间35μs、下降时间48μs的开关速度.最后使用Rsoft FullWAVE软件模块时域有限差分法仿真验证了热光开关器件的开关功能.设计的硅基矩形结构马赫-曾德2×2热光开关的平面尺寸为56×38μm2.器件具有高效紧凑的特点,使其布局配置易于向二维方向扩展,并潜在应用于硅基高密度光子集成回路及片上光互连系统.     

拉曼放大辅助波长可选择的全光开关

使用3-dB耦合器组成M-Z干涉仪,在M-Z干涉仪的一臂加入高非线性光纤(HNLF)组成的反向拉曼放大器,改变放大器的泵浦波长及强度,可实现波长可选择的全光开关。其功能可用于波分复用(WDM)系统,对不同波长的上、下载选择有很大的应用意义。理论分析了实现这一功能的可行性和参数选择,考虑拉曼放大并伴有交叉相位调制(XPM)引起信号光的相移,推导分析了在引入放大的同时又引入相移,怎样选择放大和相位匹配问题,来实现波长可选择的光开关的要求。     

包含掺铒光纤和微结构光纤的光纤环镜光开关

设计了一种低开关功率的全光开关.将掺铒光纤和微结构光纤引入Sagnac环镜中,信号光在泵浦光作用下经过掺铒光纤被放大,破坏了环镜的平衡,利用交叉相位调制效应使两束反向传输的信号光产生非线性相移,实现了光开关效应.理论分析表明:信号光经过掺铒光纤后,增益越大微结构光纤的非线性系数越高,开关功率越低,并且环镜信号光的透射率...     

100Gb/s归零码信号的2R再生

本文提出了基于半导体光放大器(SOA)中的瞬态交叉相位调制(T-XPM)效应与交叉增益压缩(XGC)效应的全光2R再生方法, 同时研究了SOA中的T-XPM效应获得反逻辑码信号以及XGC 效应光开关门的特性, 实现了100 Gb/s归零码(RZ)信号的2R再生, 接收机灵敏度提高了1.7-2 dB; 对该方案中的反逻辑码对于再生效果的影响进行了量化研究, 并在C波段范围内研究了该再生方案的再生效果, 实现了覆盖1535-1555 nm的全光2R再生.     

一种包含非线性光学效应的硅基微环稳态模型

微环谐振器是集成光学中的关键器件,它的实际滤波特性会受到输入光功率的影响,但长期以来,微环谐振器的稳态模型仅包含线性光学作用。考虑微环谐振器反馈波导中的光学非线性引入的损耗和相移,以及微环耦合器中光学非线性引入的耦合比改变等因素,推导了考虑自相位调制、双光子吸收和热光效应的微环谐振器的非线性模型。重点讨论了双光子吸收和光学非线性引入的耦合器耦合比改变对微环谐振器陷波深度的影响,仿真结果表明,在热光效应和自相位调制产生谐振谱线频移的同时,功率相关的耦合器耦合比的改变对微环谐振器陷波深度的影响较大。     

电光调制2×490°相移空间光学桥接器

基于LiNbO3晶体的双折射和电光效应设计制作了一种2×4的90°相移自由空间光学桥接器。该桥接器利用晶体的双折射效应进行信号光和本振光的分光/耦合,电光效应引入相位调制,在给定电场条件下实现2×4 90°空间光学桥接器的功能。对空间光学桥接器进行了实验测量和分析。实验结果表明该桥接器性能良好,相位连续可调,相位误差可通过电压调制补偿,应用于相干接收系统。     

半导体光放大器的光-光互作用及其应用

半导体光放大器（SOA）中的非线性系数约为普通光纤的10^9，为光子晶体光纤的10^7，而且有4种光-光互作用，即交叉增益调制（XGM）、交叉相位调制（XPM）、交叉偏振调制（XSM）及四波混频（FWM），可以灵活地组成各种光信号处理器件，如波长变换器、全光触发器、全光逻辑、全光时钟恢复、全光缓存器……等，正成为整个光信号处理的基础。文章介绍了它们的原理和简单应用。     

基于同一结构实现全光逻辑“与门”和“或非门”的研究

提出了一种基于同一结构实现全光逻辑“与门”和“或非门”的新型方案，其理论基础是级联单端半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制效应.利用单端SOA的动态理论模型成功地模拟了输入信号光为20Gb/s固定格式非归零信号时，该方案分别得到逻辑“与”和逻辑“或非”两种不同的输出结果.最后进行了实验验证，模拟结果和实验结果基本相符. 关键词： 半导体光放大器 交叉增益调制 全光逻辑     

载流子色散型硅基CMOS光子器件

为了实现硅基单片光电子集成器件的实用化,介绍了采用P-I-N、双极型场效应晶体管、金属氧化物半导体和PN结结构的载流子色散型硅基CMOS光子器件的发展状况和特点,并汇报了硅基CMOS光子器件的设计和制作方面的工作.利用商业的CMOS工艺线制作的器件获得了较好的结果,光调制器消光比约18 dB,1×2光开关消光比约21 dB,谐振环的消光比8～12 dB.采用CMOS技术研制硅基光子器件,将能使集成光子学的发展上一个新的台阶.