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.     

高速微型1×2磁光开关

设计和分析了一种新型的用于全光通信网络的高速微型1×2磁光开关，包括光学光路和高速控制. 纳秒脉冲发生器的纳秒脉冲电流用于控制传输1550 nm光束的磁光晶体的磁化强度. 对纳秒脉冲发生器的电路设计方案和纳秒脉冲磁场设计方案分别进行计算机仿真和实验验证. 结果表明：纳秒脉冲发生器能够输出上升沿1.9-3.2 ns、上升幅度10-90 V和脉宽4-100 ns的脉冲. 在单片机MCU的控制下，可以实现光束的平稳切换，目前的开关时间小于1 μs.     

磁光光纤Bragg光栅中圆偏振光的非线性传输特性

提出了磁光光纤Bragg光栅的理论模型,给出了圆偏振光在磁光光纤光栅中传播的非线性耦合模方程. 研究表明,在磁光光纤Bragg光栅中,光栅引起正反传播方向的导波光发生耦合,法拉第效应引起磁圆双折射效应,而非线性效应则将左旋和右旋圆偏振光耦合在一起,它们的共同作用可使双稳态状态发生反转、非线性光控光开关阈值功率降低. 与传统光纤光栅相比,利用左旋和右旋磁圆偏振光之间的交叉相位调制实现的脉冲整形具有磁光偏置可调特性,为基于磁光光纤光栅的动态灵活全光3R再生器的研制提供了理论基础. 关键词： 磁光光纤Bragg光栅 圆偏振光 脉冲整形     

谐振式光纤陀螺偏振噪声分析

谐振式光纤陀螺（R～FOG）是第二代光纤陀螺,其性能受各种噪声因素的影响。为提高谐振式光纤陀螺的性能,对谐振式光纤陀螺的瑞利背向散射、克尔效应、磁光法拉第效应和偏振态耦合等各种噪声进行了分析,并提出了对偏振态耦合噪声的解决方法。在此基础上,得到保偏光纤环旋转90°对接的谐振腔优化结构。该结构可以有效减小谐振腔的偏振噪声和磁光法拉第噪声,且可改善陀螺系统的温度特性。     

磁光玻璃光纤的偏振特性及其在全光纤电流传感器中的应用

在磁光玻璃裸光纤偏振特性研究的基础上，研制磁光玻璃光纤，偏振特性及其在全光纤电流传感器中的应用。将采用模管法拉制成的磁光玻璃光纤置于亥姆霍兹线圈产生的磁场中，当线偏振光通过该光纤时，其偏振面旋转一定角度，把该角度转换成光信号的强度，然后再用仪器进行检测。通过对线偏振光偏振面在磁场中的偏振特性的测试与实验，提出用磁光玻璃光纤构成的全光纤电流传感器，可用于电流和磁场测试。     

非线性光纤萨尼亚克结构的磁控特性

推导了磁光非线性光纤萨尼亚克结构的传输矩阵,可用于分析光纤的双折射、磁光效应和非线性相移,偏振控制器状态以及整个光纤环总损耗对萨尼亚克透射率的影响。实验研究了萨尼亚克结构磁光调制和非线性光控光开关功能。在0.0177T磁场作用下,磁光调制度可达17.05dB,理论分析与实验数据吻合。当时钟抽运控制信号的峰值功率为28.2dBm时,光控光开关消光比可达25.8dB,进一步施加磁场可使开关消光比提升0.7dB。光控光萨尼亚克结构的磁场响应在一定程度上可以借助偏振控制状态进行等效分析。     

一种改进的2×2 SOI Mach-Zehnder热光开关

本文设计并制作了基于强限制多模干涉耦合器的2×2 SOI马赫-曾德热光开关.这种光开关采用了深刻蚀结构的多模干涉耦合器和输入/输出波导,较大地提高了干涉耦合器的性能并减少了连接耦合损耗.同时,在调制臂区域采用浅刻蚀结构,保持其单模调制状态.深刻蚀多模干涉耦合器具有优越的特性,在实验中测得不均衡度只有0.03 dB,插入损耗－0.6 dB.基于这种耦合器的新型热光开关,其插入损耗为－6.8 dB,其中包括光纤-波导耦合损耗－4.3 dB,开关时间为6.8 μs.     

基于时分复用技术的甚多束光脉冲产生系统

提出了一种基于时分复用技术的全光纤、全固化的用于惯性约束聚变驱动器的甚多路光脉冲产生系统.系统中采用单纵模振荡器输出连续激光信号,利用时分复用技术结合高速电光调制技术实现序列脉冲的产生和甚多束脉冲的独立整形.采用偏振无关的声光调制技术实现甚多束脉冲的独立输出.每个序列脉冲包含8个子脉冲,子脉冲间隔设置为120ns,对子脉冲独立整形和选单后将其传输放大至微焦耳量级输出.实验成功验证了采用时分复用技术完全可以实现序列脉冲输出,各子脉冲可以独立任意整形且最后的单束输出能量为1.275μJ.     

BiCaInVIG磁光晶体的筛选与处理

对于法拉第光隔离器,其内法拉第旋转器所采用的磁光晶体的光学性能直接决定了光隔离器的性能。从透射光谱、设计波长透射率、镀制增透膜等方面对BiCalnVIG磁光晶体的筛选与．处理进行了研究。     

与偏振无关光隔离器的插入损耗和隔离度的理论分析与实验研究

在理论上用琼斯矩阵法得到了与偏振无关的Walk－off型光隔离器的插入损耗及反向隔离度的表达式，讨论了偏振分束器、法拉第旋转器、1／2波片的参数对其性能的影响。作者设计制作的光隔离器光纤到光纤的插入损耗为1.46dB，隔离度为34．2dB，外型尺寸为13×10×46mm3。     

Simulation of a polarization pupil filter using magneto-optic lens under elliptically polarized illumination

An active lens made of magneto-optic glass element and placed before a linear polarizer is shown to simulate the pupil plane amplitude and phase filter due to thickness dependent Faraday rotation variation in radial direction. Changing the applied magnetic flux density can dynamically change the pupil characteristics. The variation of intensity point spread function (IPSF) and optical transfer function (OTF) with magnetic flux density for elliptically polarized input beam is studied.     

Design and simulation of magneto-optic Mach-Zehnder isolator

In this paper, we have designed, optimized and simulated the magneto-optic Mach-Zehnder isolator. The waveguide isolator is based on a nonreciprocal phase shift in the magneto-optic branch of the MZ isolator. We have used the finite difference beam propagation method for numerical solution of the scalar wave equation. We have also used the transparent boundary condition. The propagation constant has been achieved by using the effective index method. We have calculated the design parameters to decrease the insertion loss in the forward direction and increase return loss in the backward direction and achieved a 40 dB isolation ratio.     

磁光玻璃磁致旋光效应的研究

介绍磁致旋光效应和磁光玻璃磁致旋光效应的机理。对ZF1、ZF6磁光玻璃的磁致旋光效应分别进行了实验研究，给出偏振面旋转角与磁感应强度的关系．计算出波长不变情况下不同磁感应强度的费尔德常数。对实验数据进行了处理．并与理论预期值进行了比较．发现理论值与实验结果符合得较好。     

Single-frequency polarized eye-safe all-fiber laser with peak power over kilowatt

An all-fiber, single-frequency, linearly polarized, high peak-power, pulsed laser at 1,540 nm for Doppler wind lidar is presented. This laser is composed of a single-frequency, narrow-linewidth external cavity diode laser, and multistage fiber amplifiers. A peak power of 1.08 kW and a pulse width of 500 ns at 10 kHz repetition rate are achieved, which is the highest peak power with a linewidth of 800 kHz in erbium-doped silica fiber to our knowledge. The beam quality of M ² < 1.3 and a polarization extinction ratio over 16 dB are obtained. This laser will be employed in a compact long-range coherent Doppler wind lidar.     

高功率光隔离器永磁系统的理论研究与优化

基于Halbach阵列永磁体的特点以及光隔离器对磁场的需求,设计了两种适用于高功率隔离器的永磁系统,分析了其磁场分布、磁场非均匀性对隔离度的影响,研究了磁体装配误差对磁场的影响。研究结果表明:通过引入斜向磁化永磁体,选择合适的磁化角度和磁体长度,可以提高永磁体的磁场强度,大幅度减小旋转器所需磁光晶体长度;受磁场非均匀性影响的隔离度与磁光晶体的孔径、长度以及入射激光的光斑半径有关,当晶体长度一定时,减小晶体半径和入射光的半径可以显著提高隔离度。在入射光半径为1.5mm、磁光晶体半径5mm时,对应的隔离度分别为105.8dB和45.4dB。     

金属中逆法拉第效应的经典理论

研究电子在圆偏振光驱动下的经典动力学问题以及金属中逆法拉第效应(IFE)的经典微观机制.得到电子在圆偏振光驱动下的一个解,表明其运动轨道是螺旋线.忽略电子与磁场的相互作用,电子作绕平行于其初速度的轴、横截面为椭圆的螺旋线运动,产生了一个平行于其初速度、方向由圆偏振光的手征性决定的磁矩.磁矩的统计结果与Hertel从电子气整体出发得到的结果一致.     

一种高速率、高精度的全光纤偏振控制方法

提出了一种结构简单、高速率、高精度的全光纤偏振控制方法, 并对方案进行了详细的理论分析. 理论和实验结果表明:本方案可以自动补偿光纤系统由于环境变化使光纤发生形变产生的额外双折射效应, 提高了系统的抗干扰能力. 实验获得了31 dB消光比, 此方案有望在实际中得到广泛应用. 关键词： 光纤偏振控制器 双折射效应 法拉第旋转镜     

纳秒脉冲气体放电中逃逸电子束流的研究

经典的放电理论(Townsend和流注理论)不能很好地解释纳秒脉冲放电中的现象,近年来基于高能量电子逃逸击穿的纳秒脉冲气体放电理论研究受到广泛关注,有研究发现,高能逃逸电子是纳秒脉冲气体放电中的新特征参数,本文研制了用于测量纳秒脉冲放电中逃逸电子束流的收集器,并对脉宽3—5ns、上升沿1.2—1.6 n8激励的大气压纳秒脉冲气体放电中逃逸电子束流进行了测量,收集器采用类似法拉第杯的原理,利用金属极收集纳秒脉冲放电中的高能电子,并转换为电信号后由示波器采集,为了获得更好的逃逸电子束流波形,对逃逸电子束流收集器进行了优化设计,提高了收集器的阻抗匹配特性,基于上述的逃逸电子束流收集器,研究了纳秒脉冲气体放电中逃逸电子的特征,实验结果表明,所设计的收集器可以有效地测量到逃逸电子束流,改进设计后收集器测得的逃逸电子柬流的时间分辨率和幅值均得到提高,施加电压约80 kV时,大气压空气中的逃逸电子束流幅值可达160 mA,脉宽小于1ns,多个脉冲激励放电的结果表明逃逸电子束流收集器具有较好的可靠性,其瞬态响应与时间分辨率比较稳定。     

Wideband magneto-optic modulation in a bismuth-substituted yttrium iron garnet waveguide

We present a tunable wideband bismuth-substituted yttrium iron garnet (Bi-YIG) waveguide magneto-optic (MO) modulator. High-speed current transients are used to switch the in-plane magnetization of the film, which modulates an 800 nm optical beam. Large bandwidth optical modulation is achieved by driving the device in a non-resonant mode that is well below the ferromagnetic resonance frequency of the film. The MO modulator has the potential of operating at bandwidths higher than 1 GHz by tuning the applied static magnetic field.