纳秒量级开关时间的全光纤磁光开关

采用磁光晶体薄膜、半波片、偏振分束器、偏振合束器和高速法拉第转子等元器件研制了一种具有新型光路的1×2全光纤磁光开关,以用于全光网络通信. 采用雪崩晶体管设计和制作了多种纳秒脉冲发生器,用于驱动法拉第转子中的微型螺线管. 对螺线管的尺寸和结构布局进行了优化设计,并分析螺线管的磁场强度和自感系数等性能参量,以提高磁光开关的开关速度. 磁光开关的性能测试结果表明,纳秒脉冲上升时间为2～5 ns、脉冲宽度为6～12 ns、脉冲幅值为30～150 V. 磁光开关的插入损耗为1.55 dB,串扰为23.69 dB,消光比为-23.69 dB,开关时间为100～400 ns. 该全光纤磁光开关的开关时间已达到纳秒量级.     

纳秒量级开关时间的全光纤磁光开关

采用磁光晶体薄膜、半波片、偏振分束器、偏振合束器和高速法拉第转子等元器件研制了一种具有新型光路的1×2全光纤磁光开关,以用于全光网络通信.采用雪崩晶体管设计和制作了多种纳秒脉冲发生器,用于驱动法拉第转子中的微型螺线管.对螺线管的尺寸和结构布局进行了优化设计,并分析螺线管的磁场强度和自感系数等性能参量,以提高磁光开关的开关速度.磁光开关的性能测试结果表明,纳秒脉冲上升时间为2～5ns、脉冲宽度为6～12ns、脉冲幅值为30～150V.磁光开关的插入损耗为1.55dB,串扰为23.69dB,消光比为-23.69dB,开关时间为100～400ns.该全光纤磁光开关的开关时间已达到纳秒量级.     

不同激光能量涨落对GaAs光电导开关时间抖动的影响

结合激光能量涨落对输出电脉冲涨落影响的实验,通过理论分析研究了激光能量涨落对GaAs光电导开关时间抖动特性的影响。实验中,当外加偏置电压为2 kV时,使用波长为1 053 nm、脉宽为500 ps的激光触发GaAs光电导开关,在不同的激光能量下测试能量涨落对输出电脉冲涨落的影响,通过对比分析指出激光能量的涨落与输出电脉冲涨落成正比关系。结合对光生载流子输运过程的分析,结果表明随着激光能量涨落的增加, GaAs光电导开关时间抖动也会随之增加,直到激光能量达到GaAs饱和吸收限时,能量的涨落不会再引起开关时间抖动的迅速变化。这一结论为GaAs光电导开关应用于条纹相机中提供了理论基础。     

任意折射率分布单模光纤的色散

本文解决了任意折射率分布单模光纤色散的计算问题.文中引入了光纤的“光学尺寸”这一无量纲参数,并由此导出了新的单模色散公式.色散公式中的各参数分别利用变分-有限元法和Sellmeier系数算出.我们利用依此编制的计算机程序计算了各方次律分布单模光纤在1.3μm和1.55μm这两个低损窗口处的色散曲线,研究了折射率中间凹陷对阶跃单模光纤色散的影响.文中提供的方法不仅可用于计算实际单模光纤的色散,还可用来研究新型光纤,为单模光纤的设计、制造和测量提供重要资料.     

用正常色散的双折射光纤所作的暗孤子开关的开关条件

在正常色散的双折射光纤中传输的暗孤子对之间由于耦合周期性交换能量，一个暗孤子可把能量完全转给另一暗孤子，因此双折射光纤可作光开关。本文讨论了椭圆角为３５°的双折射光纤的开关条件，发现脉冲只有以特定的极化角入射才有开关现象产生，而且建立了光纤长度与孤子对相差、初始能量差的解释关系     

光脉冲在不同色散光纤环形镜中传输特性

研究了三种不同色散递减类型光纤构成的环形腔对光脉冲传输特性的影响（指数递减、线性递减与抛物线递减）,发现其色散曲线为指数递减的环形腔最有利于皮秒光脉冲的传输与压缩;而对于飞秒脉冲,在高阶效应的影响下,情况恰恰相反,色散曲线为抛物线递减的光纤构成的光纤环最有利于脉冲传输与压缩.并且对于飞秒脉冲,环形腔的光开关特性只是在一定条件下存在.     

空芯光纤中介质层材料色散的研究

提出一种根据实验测量的损耗谱曲线,通过曲线拟合等方法获得空芯光纤巾介质层薄膜材料色散性质的方法,并使用此方法得到了数种空芯光纤中常用的介质层材料在可见光与近红外Ⅸ域的色散柯西公式.将得列的介质层材料色散引入到空芯光纤传输损耗谱的理论计算中之后,相对于小考虑材料色散或者使用文献中提供的色散数据进行计算的结果,理论计算结果能更好地符合实验测量结果,从而能够在理论上更加准确地预估空芯光纤在可见光与近红外区域的低损耗窗口的位置.所获得的材料色散柯西公式对于空芯光纤的高性能化没计有重要的辅助作用.     

色散补偿和色散位移光纤实现光脉冲压缩

根据超短光脉冲在光纤中传输的非线性薛定谔方程，模拟了不同色散参量情况下色散补偿和色散位移光纤对增益开关半导体激光器产生的光脉冲的压缩，给出了光脉冲在经过色散补偿光纤前后的啁啾曲线。结果表明，使用色散参量D分别为-150，-180和-20ps/(nm·km)的色散补偿光纤可以实现其他脉冲压缩方法的压缩效果，最大压缩因子达到6.09，但色散参量越大，所需光纤长度就越短。此外，脉冲经过色散补偿光纤后线性啁啾几乎为零。还利用色散位移光纤对脉冲进行孤子压缩，脉冲宽度由最初的45ps减小到1.23ps。指出采用这2种光纤相结合的方法可以对光脉冲实现高效压缩。     

非线性光环路镜去复用理论研究

本文从非线性光环路镜(NOLM)的一般原理出发,研究了NOLM的一般特性,发现利用光纤的双折射李效应并通过合理地选择波长能减小群色散的影响,降低开关光功率.在忽略群色散条件下,研究了光开关功率、消光比与控制脉冲抖动大小和文中定义的参数d的变化关系.     

10 GHz增益开关激光器输出脉冲的三级压缩实验研究

通过理论分析,数值模拟和实验,研究了10GHz增益开关半导体激光器输出脉冲的几种压缩技术,提出了一种新型的三级压缩技术,包括1）正色散光纤补偿;2）正色散光纤加负色散光纤的脉冲压缩;3）梳状色散光纤压缩,实验上得到脉冲宽度为2.8ps的压缩脉冲,总的压缩比为9。此压缩技术对实验80Gb/s光时分复用（OTDM）系统具有重要意义。     

光反馈电激励半导体光学双稳态的开关时间研究

本文使用电子和光子密度的非线性速率方程及近似处理方法,首次讨论了光反馈电激励半导体光学双稳态的开关时间同系统可调参数之间的关系,从实验上研究了该系统的开关时间特性,提出了改善双稳开关时间的方法。     

Influence of the polarization mode dispersion on the propagation of ultrashort optical pulses in single-mode fiber lightguides with very weak linear birefringence and random inhomogeneities

We consider the influence of the polarization mode dispersion, which is stipulated by the presence of random inhomogeneities in single-mode fiber lightguides, on the propagation of ultrashort optical pulses in the fiber communication lines with very weak linear birefringence. Evolution of the envelope of ultrashort optical pulses and their spectra as functions of the length of a single-mode fiber lightguide with very weak linear birefringence and random inhomogeneities are obtained by the method of mathematical simulation. An increase in the pulse duration is shown to be proportional to the square root of the length of a single-mode fiber lightguide. The numerical-simulation results are compared with the results of experimental measurements of the polarization mode dispersion.     

光纤通信系统中色散与自相位调制作用下的频域传递函数

由基本物理过程出发,导出了数字或模拟强度调制光通信系统中,包含光纤损耗,色散和自相位调制综合作用下的光功率频域传递函数,由此得到了任意功率波形在传输过程中的演化表达式及各项的物理意义,结果表明,自相位调制导致的功率变化在低频部分与调制频率的平方成正比,在高频部分则与调制频率的平方的正弦成正比。解析公式与数值模拟结果在小调制信号下相符得很好,特别适用于计算非线性效应对系统噪声的影响以及诸如双边带和单边带微波调制光通信系统等情况;在诸如非归零码的大调制信号下,本文公式仍能正确地表示传输后的波形,对系统设计和分析有指导意义。     

Fiber chromatic dispersion measurement based on wavelength-to-time mapping using a femtosecond pulse laser and an optical comb filter

A novel method for the measurement of chromatic dispersion of an optical fiber based on wavelength-to-time mapping using a femtosecond pulse laser (FSPL) and an optical comb filter is proposed and experimentally evaluated. In the proposed approach, the spectrum of an ultrashort optical pulse generated by an FSPL is sliced by an optical comb filter. The spectrum-sliced optical pulse is then coupled into the optical fiber under test. Thanks to the chromatic-dispersion-induced wavelength-to-time mapping in the optical fiber under test, a time-domain waveform similar to the sliced spectrum is generated at the output of the optical fiber, with different frequency components having different time delays. The time delay vs. frequency data are then recorded for the estimation of the chromatic dispersion by using least square fitting. Chromatic dispersions of two types of optical fibers with different lengths are tested. The measured dispersion values agree well with those measured by the conventional modulation phase shift (MPS) method.     

Improved models of optical fiber birefringence—Part II

In this paper, we employ several general models (introduced in Part I) for the evolution of optical fiber birefringence with longitudinal distance to analyze, both theoretically and numerically, the behavior of the polarization mode dispersion (PMD) in single mode fibers. We find that while the probability distribution function of the differential group delay varies along the fiber length as in existing models, the dependence of the root mean square differential group delay (DGD) on fiber length differs noticeably from earlier predictions.     

基于1085 km实地光纤链路的双波长光纤时间同步研究

在长距离高精度光纤时间同步系统中,为了减少后向反射光与光纤色散对传输精度的影响,本文在双波长光纤时间同步传输方法之上,提出了一种具有色散误差修正功能的双波长光纤时间同步传输方法.以自行研制的工程样机在长度约为800 km的实验室光纤链路上和1085 km的实地光纤链路上进行了实验测试,也是国内首次实现千公里级实地光纤时间同步传输.在实验室光纤链路上,测得传输链路色散补偿后的色散时延误差为10 ps,时间同步标准差为5.7 ps,稳定度为1.12 ps@105 s,不确定度为18.4 ps.在实地光纤链路上,测得传输链路色散补偿后的色散时延误差为60 ps,时间同步标准差为18 ps,稳定度为5.4 ps@4×10⁴ s,不确定度为63.5 ps.     

超短光脉冲在光纤中传输计算机模拟计算的研究

本文提出了一种研究超短光脉冲在介质中传输特性的简单的计算机计算方法.用该方法得到了正色散光纤中的频率调制、频谱加宽和方波自成形,以及负色散光纤中的一、二、三阶孤子传输.其数值计算结果与解非线性薛定谔方程的数值结果完全一致.     

Spin-transfer induced ultrafast precessional switching enhanced by interface anisotropy in a ferromagnetic nanopillar

Spin-transfer induced ultrafast precessional switching of magnetization in a Co/Cu/Co nanopillar device is studied. Micromagnetic calculations show that precessional magnetization switching occurs above a threshold current. The presence of interface uniaxial anisotropy in the Co-thin film free layer influences heavily the current and the energy required to initiate the switching in the device, and the speed of the precessional switching. The threshold current and the precessional switching time are significantly reduced by this effect.     

光纤偏振效应导致脉冲展宽的解析模型

在10Gb／s,尤其是40Gb／s以上高速光纤通信系统中,光纤的偏振特性已成为限制系统传输距离的主要因素之一。光纤的偏振效应主要包括偏振模色散和偏振依赖损耗。而脉冲均方根展宽是判断信号传输性能的一个主要物理量。本文讨论了光纤线路偏振模色散与偏振相关损耗的相互作用及对信号脉宽的影响。给出了线路偏振模色散矢量和偏振相关损耗矢量之间的关系式,并基于严格的数学方法,导出了在光纤偏振模色散和偏振相关损耗共同作用下的信号均方根脉宽变化的解析形式,同时考虑了光纤色散,啁啾等。该模型可用于分析高阶偏振模色散和偏振相关损耗,任意线性光纤通信系统脉冲展宽分析。