采用多量子阱光折变器件的新型相干光通信接收方案探索

探索一种采用多量子阱光折变器件的新型相干空间光通信接收方案,和传统的差拍方案相比,可以省掉繁琐的中频跟踪电子学系统,并对大气光通信传输常见的波面畸变、偏振面无规律变化及多普勒频移等干扰有所抑制。也报道该方案零拍接收以及器件性能研究的实验结果。     

泵浦-探测技术中受激量子拍的理论研究

基于V型三级级原子由于真空与原子耦合引起的量子相干效应,研究了泵浦-探测技术中透射受激量子拍特征.理论计算表明:这种受激量子拍与荧光量子拍相比具有高的信噪比.理论结果与实验有较好的一致性.     

不对称双量子阱中电子布居转移的相干控制研究

采用龙格-库塔算法对激光与半导体双量子阱系统相互作用的密度矩阵方程进行数值求解,研究了不对称半导体双量子阱系统中电子布居转移的相干控制。研究表明,调节激光场强和脉冲时间延迟可控制两个下能级间的粒子数转移;利用激光场相对相位可精确地控制布居转移几率。这些结果在相干叠加态制备、量子纠缠和量子信息处理等领域具有潜在的应用价值。     

非对称耦合量子阱的吸收非线性增强

基于V 形三能级模型运用密度矩阵方程推导了非对称耦合量子阱三阶光学非线性极化率. 具体分析了三阶吸收非线性效率（三阶光学非线性极化率与线性吸收系数之比）随阱间电子相干振荡频率的变化规律. 理论结果表明：三阶吸收非线性效率对阱间电子相干振荡频率相当敏感，当阱间电子相干振荡频率增大时三阶吸收非线性效率显著增强，而当阱间电子相干振荡频率为零时，这种非线性效率类似于单量子阱情况. 与单量子阱相比，对于已设计好的非对称耦合量子阱结构其突出特征表现在，其非线性吸收与色散特性可经由沿材料生长方向偏压进行控制. 据此，我们预期利用这种非对称耦合量子阱结构能设计成光通信中的光限幅器和可控克尔光开关.     

双平衡式探测在激光测速仪中的应用研究

为了增大激光多普勒测速仪的测量距离,设计了基于马赫-曾德尔环形结构的双平衡式探测接收系统来提高灵敏度。基于平衡探测光电流的表达式,推导了平衡探测系统信噪比的表达式并对相关因素进行仿真实验。仿真结果表明:在相同光信号输入条件下,当两个探测器的量子效率比值在(0.236,1)之间时,平衡探测系统的信噪比高于普通相干探测系统的信噪比,并且当探测器量子效率相等时,信噪比最大。最后通过实验验证量子系数的比值对信噪比的影响。,     

1.55 μm相干激光测风雷达平衡式探测接收实验

研究了用于相干激光测风雷达信号接收的平衡式探测接收技术.推导出了平衡式相干探测过程的数学模型和信噪比表达式,并通过仿真软件对该模型进行了模拟仿真.在同等输入条件下,当平衡式相干探测系统的最佳分束比范围在[0.293,0.707]时,其信噪比比普通相干探测的信噪比高.此外,平衡式探测接收还具有判断风向的功能,最后通过实验验证了仿真结果.     

1.55μm相干激光测风雷达平衡式探测接收实验

研究了用于相干激光测风雷达信号接收的平衡式探测接收技术.推导出了平衡式相干探测过程的数学模型和信噪比表达式,并通过仿真软件对该模型进行了模拟仿真.在同等输入条件下,当平衡式相干探测系统的最佳分束比范围在[0.293,0.707]时,其信噪比比普通相干探测的信噪比高.此外,平衡式探测接收还具有判断风向的功能,最后通过实验验证了仿真结果.     

孔径平均效应对采用相位补偿技术的空间相干光通信系统误码率的影响

基于大气湍流影响下的空间相干光通信系统模型和孔径平均效应的平面波模型,通过数值模拟研究了弱光强波动条件下孔径平均效应以及大气湍流内外尺度对相干光通信系统误码率和接收孔径直径最优值的影响。研究结果表明:孔径平均效应能够有效减小相干光通信系统的误码率,改善系统性能;原始信噪比越高,传输距离越短,波长越长,相位补偿模式的J值越大,接收孔径直径越接近最优值,孔径平均效应对误码率的改善效果越明显;孔径平均效应会影响接收孔径直径的最优值,相位补偿模式的J值越大,影响越明显;系统误码率和接收孔径直径最优值会随着大气湍流内尺度的增大而相应增大,随着大气湍流外尺度的减小而相应减小。研究结果将为空间相干光通信系统设计提供必要的理论依据。     

100Gb/sPM-QPSK相干光接收系统中改进的带内OSNR监测方法（英文）

为保证偏分复用正交相移键控(PM-QPSK)相干光通信系统的传输性能,提出了一种改进的基于高阶统计矩的光信噪比监测方案.该方案针对不同调制格式给出了不同的修正值,因此对调制格式透明.在搭建的100Gb/s PM-QPSK相干接收系统中对该方案进行了数值仿真,结果表明:当光信噪比在5~25dB的范围内,不同占空比调制码型的监测误差均小于0.5dB;光信噪比参考值为14dB时,在0.5dB的监测范围内,色散容忍度为2 400ps/nm,对一阶偏振模色散的容忍度为62ps.     

量子阱结构对有机电致发光器件效率的影响

实验中共制备了五种有机量子阱结构电致发光器件,分别对这五种量子阱结构器件的电致发光特性进行了研究,分析了量子阱结构的周期数和势垒层的厚度对器件电学性能的影响.实验结果表明适当周期数的量子阱结构器件的亮度和电流效率比传统的三层结构器件的要大,主要原因是量子阱结构对电子和空穴的限制作用,这种限制作用提高了电子和空穴在发光层中形成激子和复合的概率,从而提高了发光的亮度和效率.当改变阱结构器件中势阱层的厚度时,也会对器件的亮度和效率产生影响,采用适当的势阱层厚度能够提高器件的亮度和效率. 关键词： 量子阱结构 电致发光 电流效率 光谱     

Performance of Optical OFDM Receiver in the Presence of System Impairments

Abstract

Recently, there is an increasing interest in using orthogonal frequency division multiplexing schemes in advanced optical communication systems to compensate fiber dispersion. This article presents a comprehensive theoretical analysis to treat the optical orthogonal frequency division multiplexing scheme as a special case of optical subcarrier multiplexing system. An analytical expression is derived to calculate the laser power required to achieve a specific level of signal-to-noise ratio, as a function of various system and noise parameters. Simulations show that the presence of laser relative intensity noise may cause a signal-to-noise ratio floor, where the bit error rate cannot be improved further even when the laser power increases dramatically.     

4.4 μm中红外激光外差光谱探测技术研究

在国内首次报道以窄线宽的4.4 μm外腔量子级联激光(QCL)作为本地振荡光源,黑体作为辐射光源的激光外差光谱实验装置的建立和测量工作。激光外差光谱是一种高灵敏度的光谱探测技术,并可以用于发展一种小型的光谱探测系统,进行地基或星载的地球大气或天文观测。介绍了激光外差的基本理论、装置的建立和实验测量工作。此激光外差光谱实验装置采用4.4 μm外腔量子级联激光,出光功率高达180 mW,在4.38～4.52 μm间连续可调,具有很宽的光谱调谐范围,能实现CO₂,CO和N₂O等大气重要分子的同时测量。通过开展不同压力下CO₂气体的激光外差光谱测量,对激光外差光谱实验装置的性能进行了评估。目前该激光外差系统的信噪比达到86,低于散粒噪声极限条件的理论计算值287,系统的光谱分辨率约为0.007 8 cm-1,能满足较窄线宽条件下的高分辨率激光外差光谱的测量。分析结果表明,中红外激光外差光谱系统具有很高的瞬态信噪比及光谱分辨率,在高精度测量大气温室气体的柱浓度和温室气体垂直廓线分布方面具有广阔的应用前景。     

Intrinsic noise of semiconductor lasers in optical communication systems

The upper limit of the achievable signal-to-noise ratio in optical communication systems is determined by the intrinsic laser noise due to quantum fluctuations inside the laser cavity. This achievable signal-to-noise ratio depends on the way in which different lasing modes are detected; wavelength filtering and material dispersion may yield a significant deterioration of the signal-to-noise ratio. It is concluded from theoretical calculations and from measurements on V-groove lasers that a d.c. signal-to-noise ratio of about 70 dB may be achieved for a noise bandwidth of 10 MHz.     

光无线通信端机发射接收光学系统的设计

提出了一种新颖的光无线通信收发光学系统方案。该系统采用了多光束传输链路，提高了通信的容量、能量和可靠性。确定了系统的总体方案，并对其中光源、滤波器、作为合波装置的锥形光纤三个关键器件进行了设计，分析结果表明该方案是可行的。     

间隔可调多波长光纤激光器的实验研究

半导体光放大器(SOA)的非均匀加宽特性对产生多波长激光非常有利。本文对两段式立奥-萨尼亚克(Lyot-Sagnac)滤波器进行了详细的理论分析,实现了一种基于半导体光放大器的新型多波长光纤激光器。它利用立奥-萨尼亚克滤波器的波长选择性,在室温下得到了约18个具有30 dB信噪比的多波长激光输出。波长范围1556~1577 nm。通过调节立奥-萨尼亚克环内的偏振控制器,多波长激光的波长间隔可在两种国际电信联盟(ITU)标准波长间隔(0.4 nm和0.8 nm)间选择。这种构型的光纤激光器具有稳定性好、波长间隔可控、信噪比高等优点。     

调Q激光光折变自适应光外差探测技术研究

基于光折变晶体中自泵浦与互泵浦相位共轭共存效应,利用新型光折变自适应光外差探测系统进行了调Q脉冲激光的光折变自适应光外差探测技术研究.结果表明,该系统可以用来实现单纵模调Q脉冲激光的自适应光外差探测,并可以通过提高本振光强度有效地提高外差探测灵敏度.进一步的实验和理论分析表明,对于一般的调Q脉冲激光,由于其各个纵模频谱分量之间不相关,难于实现光外差探测.     

A Novel Method for Wavelength Conversion with Dual-pump Four-wave Mixing in a Semiconductor Optical Amplifier

Using a semiconductor-fiber ring laser, a novel method for the all optical wavelength conversion based on dual-pump four-wave mixing (FWM) in a semiconductor optical amplifier (SOA) is demonstrated. For the input signal with different wavelengths, only one external pump is needed. This scheme can simplify the dual-pump FWM in SOA and has nearly constant conversion efficiency and signal-to-noise ratio (SNR) over 50nm range of wavelength shifts.     

三同心球光学系统跟瞄误差分析

针对独有的跟踪方式,具体讨论了激光通信三同心球光学系统的跟瞄方案,并进行了具体规划。通过对通信跟踪光路和通信接收光路的视场和精度分析,给出了二者的相关参数,作为Matlab理论计算跟踪像面轨道的依据。利用Tracepro软件模拟了引入相关误差量后的通信跟踪和通信接收像面光斑质心偏移和光斑大小变化情况。仿真结果显示:随着角度的旋转,通信接收的质心偏差在±4μm范围内,通信跟踪的质心偏差在±50μm范围内;通信接收像面光斑直径小于80μm,通信跟踪像面光斑直径均在400μm以内。系统所引入的误差在允许范围之内,不影响相关跟踪通信功能。     

外腔锁模多量子阱二极管激光器

报道一种用作光通讯光源的外腔锁模多量子阱结构半导体激光器，其脉冲宽度２～５ｐｓ，波长调谐范围为１．５２～１．５７μｍ，锁模频率０．５～１．０ＧＨｚ平均输出光功率为１ｍＷ。