光电子技术与器件 光调制与器件

TN761 2005032096 对光栅光阀(GLV)器件进行数值分析及其在DGE上的应 用=Algorithm analysis of grating light valve(GLV)device and its application in DGE[刊,中]／宋镜明(华中科技大学 光电子工程系．湖北,武汉(430074)),阮玉…∥光学技 术,-2004,30(5)．-519-521 作为一种新颖的MEMS器件,光栅光阀(GLV)被应 用于高清晰数字电视和光通信的动态增益均衡(DGE)上, 使用角度谱方法分析了这种光调制器的衰减机理,并对其 仿真,得到了输入光衰减的曲线。在长距离传输过程中,     

微反射镜阵列动态增益均衡器动态响应优化及其平坦实验

在长距离骨干网和光节点中,多个掺铒光纤放大器(EDFA)级联造成纹波及在光节点进行波长上下载时,由于通道中信号光的功率改变从而使EDFA的增益曲线也会变化,由此产生的非线性提出了对增益进行动态均衡的要求,对通道光功率的动态均衡是非常必要的。介绍了一种基于微机电系统(MEMS)反射镜阵列的动态通道均衡器(DCE)。为了优化其动态特性,需要对敛动器进行建模并优化控制算法,通过数值分析和实验数据确定模型参数,并且仿真结果与实验符合。最后,进行了4通道的动态均衡实验,系统响应时间小于5ms,信号的超调量得到了改善,纹波可以控制在0．5dB以内。     

星间微波光子链路调制方式的优化

针对外调制星间微波光子链路输出信噪比优化问题,建立了基于双电极马赫 曾德尔调制器的强度调制直接探测星间微波光子链路模型,通过优化调制器调制方式来提高链路性能。用数值模拟方法得到了单边带、双边带和推挽式3种调制方式下链路输出信噪比,利用曲面投影法求得了最优调制方式时一定信噪比要求下发射端所需最小光放大器增益和对应的调制器直流偏置相位。结果表明:相同输入射频信号功率和发射光功率情况下,双边带调制输出信噪比比单边带调制高3 dB,低直流偏置相位推挽调制可以进一步优化输出信噪比。输入射频信号功率为-20 dBm,输出信噪比为17.3 dB时,所需最小光放大器增益为43.9 dB,对应的直流偏置相位为0.87。     

L-Band掺铒光纤放大器的优化设计

提出了泵浦分配两段级联,并利用前向ASE推动下一级EDF工作的L-Band放大器的新结构.基于Giles模型并考虑了ASE噪声的影响,运用数值模拟算法系统分析了泵浦光功率分配和铒光纤分配比例对这种EDFA性能的影响.最后优化得到高增益且增益谱平坦的L-Band EDFA,其在输入信号光功率为-20 dBm时,在1571～1608 nm范围内,增益值高达35 dB,增益偏差小于1 dB.     

光栅光阀光学特性分析及其在热敏CTP中的应用

光栅光阀(GLV)是一种衍射MOEMS空间光调制器,利用其对激光束的调制作用,可成功地应用于计算机直接制版(CTP)系统中。提出了简化的光栅光阀光学模型,并根据夫琅和费单缝衍射理论和多光束干涉理论对光栅光阀的光学特性进行了理论分析。介绍了光栅光阀在热敏CTP系统中的应用,分析了光栅光阀光学记录设备的结构和成像原理。得出了基于GLV技术的热敏CTP数字成像过程,为国内印刷企业使用这种热敏成像技术提供了理论依据。     

宽面积垂直腔半导体光放大器

在反射模式下,对于970 nm宽面积垂直腔半导体光放大器(VCSOA)的增益和带宽特性进行了实验研究和分析。当注入电流为57％阈值电流、信号输入功率为0.7 W,取得了24.8 dB的放大,测得的放大器的带宽为0.14 nm。实验中测量的增益值大于理论计算值,这是由于宽面积垂直腔光放大器内存在多个横向模式,每个模式都有相应的放大,所以总的增益大于理论计算的某个模式的增益。这种宽面积垂直腔光放大器不仅可以提高增益,而且还能提高信号光的饱和输入功率。对970 nm宽面积VCSOA的结构进行了优化设计,模拟结果表明,要提高半导体激光器的增益和带宽,可以通过适当降低垂直腔面发射激光器的上DBR的反射率来获得。     

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.     

光相位调制器和光强度调制器产生40GHz光载OFDM毫米波信号的传输性能比较

实验研究了分别采用光相位调制器和光强度调制器产生40GHz光载正交频分复用(OFDM)信号的毫米波光纤无线通信(ROF)系统,并比较了二者的传输性能。在中心站,将20GHz的射频(RF)正弦波信号与2.5Gb/s的OFDM信号混频后驱动相位调制器或强度调制器进行双边带(DSB)调制,产生的光载OFDM信号的毫米波经标准单模光纤(SSMF)传输到基站。在基站,经光纤布拉格光栅(FBG)滤除中心载波后的光调制信号经光电检测器转换成电调制信号,再与射频信号混频,恢复出基带OFDM信号,而分离出来的中心载波信号可以用于实现波长重用。实验验证了OFDM信号峰值-平均(峰均)功率比大小对系统误码率的影响。实验结果显示,在大入纤功率情况下,相位调制和强度调制产生的毫米波光信号经过50kmSSMF传输后,其功率代价分别为小于0.5dB和大于1dB。说明光相位调制器产生光载毫米波加载OFDM信号在光纤中的传输性能优于光强度调制器。     

基于反射式半导体光放大器的OFDM-PON上行通道吞吐潜力

对正交频分复用无源光网(OFDM-PON)的上行通道物理层的吞吐量进行研究。OFDM-PON在光网络单元(ONU)端采用反射式半导体光放大器(RSOA)作为无色光源,实现双边带光强度调制,并在光线路终端(OLT)采用加半导体光放大器(SOA)前置放大的PIN光二极管做直接检测。基于一个RSOA的窄带相干积分模型,采用对有源区中载流子速率方程和光波传播方程的微扰解对RSOA的动态电光调制特性和频率啁啾特性进行理论与实验探讨,证明RSOA具有低通调制特性,其3dB截止频率关联于偏置电流和输入光功率。利用RSOA的频率啁啾和SOA的高通增益特性,并将RSOA与中心波长蓝移的光滤波器级联,实现光学均衡,把上行通道的3dB截止频率从1.5GHz扩展到2.2GHz。进一步采用自适应比特加载的调制格式,使通过一个RSOA的上行数据吞吐量可以达到4Gb/s以上,则一个包含10个ONU的OFDM-PON的上行吞吐量可达到40Gb/s。     

An optical power-equalized amplifier with a wide dynamic range

An optical power equalization amplifier with a wide dynamic range is proposed and demonstrated with no electronic control. It shows constant and equalized outputs when a power difference between input channels and a total input power are changed. It has more than a 15 dB dynamic range for input signals between −30 dBm and −5 dBm. The structure of this amplifier can be more promising when it is applied to a planar waveguide device.     

Feed-forward control of SOA gain for power equalization in optical burst switching networks

We evaluate the performance of a novel technique to equalize power variation between optical bursts using feed-forward control of semiconductor optical amplifier gain. The technique enables large dynamic range power equalization of incoming optical bursts with up to 10 dB power difference. Moreover, the technique can remove SOA-induced waveform distortion. We achieve more than 4 dB sensitivity improvement with equalized burst power.     

Liquid crystal enabled multi-channel power equalizer and stabilizer

Automatic power equalization and stabilization of a liquid crystal enabled channel-selectable optical demultiplexer is demonstrated. The variation among output signals from different channels was reduced from ∼10 dB to 0.15 dB with feedback control. The minimum ripple level of a single channel is ∼0.05 dB. As a variable optical attenuator (VOA), the attenuation range of the device is ∼12.6 dB.     

Digitally controlled fault-tolerant multiwavelength programmable fiber-optic attenuator using a two-dimensional digital micromirror device

A digitally controlled multiwavelength variable fiber-optic attenuator using a two-dimensional digital micromirror device (DMD) is introduced. The results from an experimental four-wavelength (i.e., 1546.92, 1548.52, 1550.12, and 1551.72 nm) proof-of-concept attenuator indicate a 26-dB dynamic range and 11-bit resolution. The measured attenuator average coherent optical cross talk per wavelength channel is -38 dB , limited by the additive noise resulting from the nonideal isolation of the optical circulator and the attenuator module. The average optical loss for our experimental attenuator is 15 dB and is limited mainly by the visible-mode DMD that is used as a 1550-nm infrared window device. Our theoretical estimate of a <8-dB loss optimized attenuator can be used for equalization in multiwavelength fiber-optic communications with as many as 108 wavelengths.     

Gain Efficient L-band EDFA With Dynamic Gain Equalization

A gain efficient L-band erbium-doped fiber amplifier with dynamic gain equalization is presented. Using a single fiber Bragg grating and a static equalizer, the gain is clamped at 27dB with less than 0.5dB variations over 35nm.     

有机/无机复合功能材料倒脊型波导热光开关

利用溶胶-凝胶技术自主合成了一种具有优良光学特性和高热稳定性的有机/无机复合芯层材料.这种功能材料的分子中含有有机柔性侧链,可形成环氧交联.与无机SiO2-TiO2体系相比,具有较高的热光系数（量级为10－4/K）,以及更好的成膜性和可加工性.通过与实验室自行配制的P(MMA-GMA)包层材料相匹配,设计制备了基于这种有机/无机复合功能材料的倒脊型波导马赫-曾德尔型热光开关.器件的波导与热电极性能良好.插入损耗为10 dB,驱动功率15 mW,开关时间小于1 ms,消光比15 dB.     

四波混频光相位运算器原理及其噪声性能研究

推导了抽运消耗情形下简并和非简并四波混频(FWM)闲频光幅度和相位的统一解析表达式.采用极限方法,计算证明了非相敏放大模式下闲频光相位与输入光初始相位之间的关系,揭示了FWM相位加减混合运算器的工作原理.以四相相移键控信号为例,对基于非简并FWM的相位运算器进行了设计,重点分析了三种基本加减混合运算的噪声转移性能及其对光纤长度、输入光波长和功率的依赖特性.计算表明:该运算器的噪声指数约为1.1 dB;当输入光信号的信噪比大于24 dB时无纠错编码的符号错误率可低于10~(-3).     

Optical power equalization using Fabry-Perot semiconductor optical amplifier

A novel scheme of optical power equalization based on Fabry-Perot semiconductor optical amplifier (FPSOA) is proposed. Because of the gain characteristic of FP-SOA, real-time controlling mechanism according to input optical power is aborted in the scheme. The simulations show that 10-dB pulse peak power variation can be clamped in less than i dB. The influences of injecting current, pulse periods, and pulse width are discussed.     

Optical power equalization for upstream traffic with injection-locked Fabry-Perot lasers in TDM-PON

An optical power equalization of upstream traffic in time-division-multiplexed passive optical network (TDM-PON) based on injection-locked Fabry-Perot lasers has been experimentally investigated. The upstream transmitters with stable spectrum are achieved by using an external injection light source in the optical line terminal (OLT). The different upstream powers can be equalized by injection locking a Fabry-Perot laser diode (FP-LD) biased below threshold current in OLT. The dynamic upstream power range from − 8.5 to − 19.5 db m is reduced to a 1.6 dB maximal power variation, when the uplink signal is directly modulated at 1.25 Gb/s.