对称半导体光放大器马赫—曾德尔干涉仪解复用器的开关特性分析

分析以以半导体光放大器（SOA）为基础的对称马赫－曾德尔干涉仪（MZI）解复用器在控制脉冲和信号脉冲反向传播（CPMZ）与同向传播（TPMZ）两种工作模式下的开关特性。研究表明：控制脉冲宽度、半导体光放大器的长度和非线性增益压缩影响着控制脉冲和信号脉冲反向传播开关窗口的大小，是限制控制脉冲和信号脉冲反向传播高速工作的主要因素。当控制脉冲宽度小于半导体光放大器的渡越时间时，如时延量小于于两位的半导体光放大器渡越时间，控制脉冲和信号脉冲以向传播的峰值开关比开始恶化；当控制脉冲宽度超过半导体光放大器的渡越时间时，即使时延量大于两倍的半导体光放大器滤越时间，峰值开关比也出现恶化。因此当控制脉冲和信号脉冲反向传播高速工作时，控制脉冲应尽可能窄，且时延量必须大于两倍的半导体光放大器渡越时间以确保有较高的峰值开关比，而半导体光放大器长度效应对控制脉冲和信号脉冲同向传播的影响甚微。     

控制脉冲形状对太赫兹光非对称解复用器开关特性的影响

在考虑了太赫兹光非对称解复用器 (TOAD)中半导体光放大器 (SOA)的增益饱和与恢复效应的基础上 ,深入研究了超高斯控制脉冲对半导体光放大器的动态增益响应及太赫兹光非对称解复用器开关特性的影响 ,并与高斯控制脉冲的情形进行了比较。结果表明 :相对于高斯控制脉冲而言 ,超高斯控制脉冲使半导体光放大器的增益转折区减小 ,显著影响太赫兹光非对称解复用器的开关窗口形状 ,当信号光相对于控制光时延一定 ,或环时间非对称性及信号光相对于控制光的全部时延一定时 ,超高斯控制脉冲都将使太赫兹光非对称解复用器的最大开关比降低     

对称半导体光放大器马赫曾德尔干涉仪解复用器的开关特性分析

分析了以半导体光放大器 (SOA)为基础的对称马赫 -曾德尔干涉仪 (MZI)解复用器在控制脉冲和信号脉冲反向传播 (CPMZ)与同向传播 (TPMZ)两种工作模式下的开关特性。研究表明 :控制脉冲宽度、半导体光放大器的长度和非线性增益压缩影响着控制脉冲和信号脉冲反向传播开关窗口的大小 ,是限制控制脉冲和信号脉冲反向传播高速工作的主要因素。当控制脉冲宽度小于半导体光放大器的渡越时间时 ,如时延量小于于两倍的半导体光放大器渡越时间 ,控制脉冲和信号脉冲反向传播的峰值开关比开始恶化 ;当控制脉冲宽度超过半导体光放大器的渡越时间时 ,即使时延量大于两倍的半导体光放大器渡越时间 ,峰值开关比也出现恶化。因此当控制脉冲和信号脉冲反向传播高速工作时 ,控制脉冲应尽可能窄 ,且时延量必须大于两倍的半导体光放大器渡越时间以确保有较高的峰值开关比。而半导体光放大器长度效应对控制脉冲和信号脉冲同向传播的影响甚微     

控制脉冲形状对太赫我非对称解复用器开关特性的影响

在考虑了太赫兹光非对称解复用器（TOAD）中半导体光放大器（SOA）的增益饱和与恢复效应的基础上，深入研究了超高斯控制脉冲对半导体光放大器的动态增益响应及太赫兹光非对称解复用器开关特性的影响，并与高斯控制脉冲的情形进行了比较。结果表明：相对于高斯控制脉冲而言，超高斯控制脉冲使半导体光放大器的增益转折区减小，显著影响太赫兹光非对称解复用器的开关窗口形状，当信号光相对于控制光时延一定，或环时间非对称性及信号光相对于控制光的全部时延一定时，超高斯控制脉冲都将使太赫兹光非对称解复用器的最大开关比降低。     

对向传输下半导体光放大器的超快动态特性(英文)

通过引入场传输模型对在对向传输方案下的半导体光放大器中增益、相位及啁啾的超快动态特性进行了数值分析.讨论了半导体光放大器中带内效应光谱烧孔与载流子加热,以及带间效应载流子消耗对动态特性的影响.同时分析了半导体光放大器的有源区长度对增益动态特性的影响.结果显示:对向传输下同样可应用蓝移失谐滤波器提高半导体光放大器的工作速率,但与同向传输方案不同的是,在对向传输方案下利用短有源区长度的半导体光放大器更利于实现高速的全光波长变换.理论分析结果可为基于半导体光放大器的超快全光信号处理提供理论指导.     

半导体光放大器增益及发光特性的理论研究

半导体光放大器(SOA)的非线性特性在光开关、波长变换、光逻辑运算中有重要的应用.研究了注入电流、入射光波长及SOA有源区长度对SOA增益和发光功率的影响.数值模拟结果表明:注入电流的增加,会引起载流子浓度的增加,且使SOA增益趋于饱和的速率加快;不同的SOA模型存在一个最佳输入光波长,在此波长附近有较好的增益特性;加长半导体光放大器有源区长度可获得更大增益,同时提高了器件的响应速率.     

集成双波导半导体光放大器光开关实现波长转换的理论研究

建立了基于集成双波导半导体光放大器的光开关(ITG-SOA-Switch)的理论分析模型.与半导体光放大器(SOA)的特性相比较表明，由于ITG-SOA-Switch合并了多种物理效应，故其静态增益饱和曲线在饱和功率点附近具有大幅度陡峭下降的独特性质.理论分析和10 Gbit/s波长转换模拟结果显示，恰当地选择输入抽运光的功率范围，ITG-SOA-Switch波长转换器输出转换光的消光比特性较之输入抽运光会有显著的改善. 关键词： 波长转换 半导体光放大器 集成双波导半导体光放大器 光开关     

包含两个半导体光放大器的锁模光纤环形激光器数值研究

采用自再现理论,对一种包含两个半导体光放大器的锁模光纤环形激光器进行了数值研究.研究结果表明：为了提高谐波锁模输出脉冲的质量,调制半导体光放大器应当保持高直流偏置,对自发辐射信号进行调制并提供锁模脉冲克服腔损耗所需的增益,而此时的增益半导体光放大器则被低直流偏置充当增益补偿器维持较窄的净增益窗口;与之相反,为了获得振幅均衡的有理数谐波锁模输出脉冲,调制半导体光放大器则应当偏置在较低的电流上,而增益半导体光放大器应当保持较高的偏置电流以提供足够的常量增益克服腔损耗.此外,还必须提高注入光信号的峰值功率.     

基于半导体光放大器中交叉增益调制效应的波长转换啁啾特性的分析

对基于半导体光放大器中交叉增益调制效应的波长转换后信号的啁啾特性进行了分析。研究了输入信号光和参考光和功率、波长、转换速率、信号光消光比以及半导体光放大器的偏置电流对转换后信号啁啾的影响。     

探测光功率对半导体全光波长变换器性能的影响分析

根据半导体光放大器的高频滤波效应,利用动态载流子恢复时间的概念,分析了基于半导体光放大器交叉增益调制的全光波长变换器中变换信号的波形、啁啾与探测光功率的关系。理论计算表明,在保持变换信号消光比相同的情况下,在大的探测光功率下,变换信号的波形将变好,并且啁啾对变换信号码间干扰的影响会减小,理论很好地解释了文献中的实验结果。     

Optimizing the performance of TOAD by changing the wavelength and power of control pulse

The performance of terahertz optical asymmetric demultiplexer (TOAD) has been studied by modelling the semiconductor optical amplifier (SOA) in which the intraband effects had been taken into account. Numerical results are coincident with the experiment results. We interpret why there are three peaks in the switching window, which has never been reported before. In addition, we put forward the definition of the flatness of the switching window of TOAD for the first time By analysing the different phase of clockwise and counter clockwise signal pulse changed by SOA, appropriate peak power of control pulse and wavelength of signal and control pulse have been calculated in order to obtain large output power and flat switching window of TOAD.     

输入光特性对超快非线性干涉仪开关窗口的影响

就超快非线性干涉仪(UNI)的输入光特性对其开关窗口的影响进行了数值模拟和实验研究,输入光包括控制光脉冲和探测光脉冲。在数值模拟中,调节控制光脉冲和探测光脉冲的功率及脉宽,功率越高和脉宽越窄,窗口的形状越好。在调节过程中发现控制光脉冲和探测光脉冲都存在一个最佳的功率点使窗口的形状达到最优。如果继续增大控制光脉冲功率,会使窗口的顶部倾斜,窗口形状恶化;而继续增大探测光脉冲功率,窗口的消光比开始下降。在数值模拟的基础上进行了10Gb／s的超快非线性干涉仪全光开关实验,在实验中用连续光代替探测光脉冲以观察窗口形状。通过改变控制光脉冲和连续光功率来验证它们对超快非线性干涉仪开关窗口的影响。实验表明,应选用短而强的控制光脉冲和最优功率点的连续光,这与模拟结果吻合。     

基于光折变效应提升啁啾脉冲信噪比的光谱扫描滤波法

基于光谱扫描滤波原理,提出了一种利用光折变效应来提高啁啾脉冲信噪比的扫描滤波方法,并进行了理论分析。针对内置光折变晶体的Fabry-Perot (F-P)标准具光谱扫描滤波装置,定量分析了其透射谱特性,详细讨论了Fabry-Perot(F-P)标准具两平板的反射率、透射谱窗口带宽、外加场的控制参数以及信号光啁啾率变化等对啁啾脉冲信噪比的提升及其滤波透射率的影响。结果表明,F-P两平板的反射率越高,则透射谱越尖锐,透射窗口越窄,滤波效果也就越好。为了得到有效的信噪比提升,一般要求其反射率大于0.99;外加场的控制和信号光啁啾率的变化对扫描滤波的影响较大,在实际工作中,应尽量保证外加场和啁啾率的精确控制,以确保信号光和滤波函数的同步匹配。针对中心波长800 nm的啁啾信号脉冲,采用提出的光谱扫描滤波方法,对放大自发辐射(ASE)的随机噪声与预脉冲进行滤波,可得到近3个量级的信噪比提升效果。     

基于瞬态光栅频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的研究

超宽光谱的飞秒脉冲测量一直是超快激光领域的重要研究方向之一.常规的飞秒脉冲自相关方法是通过测量自相关倍频信号来获得,而倍频信号具有波长选择性,不同中心波长的飞秒脉冲测量需要更换不同的倍频晶体,十分不方便.因此,提出了一种改进型的瞬态光栅频率分辨光学开关(TG-FROG)方法用于测量飞秒脉冲.该方法结合四波混频和频率分辨光学开关方法,其基本过程是将待测脉冲分为三束,其中两束脉冲经过精密的延时控制并聚焦在光学介质上达到时空重合,利用三阶非线性效应产生稳定的瞬态光栅作为开关光;另一束脉冲作为探测光与产生的瞬态光栅进行相互作用产生一个信号光,使用光谱仪对该信号光的光谱与延迟时间进行测量,并通过反演迭代算法处理而获取待测飞秒脉冲的光谱与电场信息.该方法只需要待测光的功率密度达到三阶非线性效应就可以实现测量,因此可以应用于任意中心波长的飞秒脉冲测量.利用该方法对中心波长分别为800 nm, 400 nm的飞秒脉冲,以及超连续亚10 fs的周期量级超宽光谱飞秒脉冲进行了测量,并与常规的干涉自相关仪器测量结果进行了比较,所得测量结果基本一致.实验结果表明,建立的基于TG-FROG方法对不同中心波长,不同脉冲宽度的飞秒脉冲测量是十分有效的.     

Tunable 19 × 10 GHz L-band FP-SOA based multi-wavelength mode-locked fiber laser

We present a multi-wavelength mode-locked fiber ring laser incorporating a semiconductor optical amplifier (SOA) and a Fabry-Perot semiconductor optical amplifier (FP-SOA). Because the gain of the SOA is depleted by an external injection optical signal, the SOA acts as a loss modulator. The FP-SOA serves as a tunable comb filter. The presented laser source can generate 19 synchronized wavelength channels with the extinction ratio of about 21 dB, each mode-locked at 10 GHz, and mode-locked pulse width is about 40 ps. Oscillation wavelengths band can be tuned by adjusting the bias current of the SOA, and wavelength spacing also can be changed by using a tunable optical delay line (ODL) or a temperature controller. The polarization-insensitive devices ensure that the output power is rather stable. This fiber laser has potential applications in longer waveband (L-band) within the low-attenuation window.     

S, C, L-band signal transmission using a widely tunable optical clock generator

A widely tunable optical clock pulse train generation and transmission experiments with the generated pulse train are demonstrated. The clock pulse train is generated by means of all-optical wavelength conversion using seed clock signal, probe signal, and single semiconductor optical amplifier (SOA) with the gain peak wavelength at short side. By adjusting the injected signal powers into the converter, the generated clock pulse train at the bit-rate of 10 Gb/s has high optical signal-to-noise ratio (OSNR) and low excess timing-jitter in a wide operating wavelength range. We also demonstrate 20-km transmission experiment using the generated signal in the range of 1460–1610 nm. In this experiment, we achieve transmission performances comparable to that of 1550 nm seed clock signal.     

基于拉曼光谱散射的新型分布式光纤温度传感器及应用

介绍了分布式光纤拉曼温度传感器(DTS)的基本原理、发展趋势和工程应用研究状况,研究了分布式光纤拉曼温度传感器的关键技术,全面提升了DTS的性能。将拉曼放大技术应用于DTS系统,用拉曼增益部分抵偿光纤的传输损耗,使系统的传感长度达到50 km;对脉冲激光器进行211位循环编码,在接收时采用相关运算解调,显著提高系统的信噪比,使测温不确定度达到1 ℃;采用双波长自校正技术提高了系统的空间分辨率,达到2 m;在DTS系统中嵌入光开关,使测温通道成倍扩展,有效延伸了传感光纤的总长度,组成光纤传感网络。     

基于太赫兹光非对称解复用器结构的低开关能量、高线性度全光采样门实验研究

利用多量子阱结构的非线性半导体光放大器(SOA)构建的太赫兹光非对称解复用器(TOAD), 实验实现了一个开关能量低至25 fJ, 线性度高达0.99的全光采样门. 详细分析了采样脉冲功率和非对称偏移量分别对采样窗口形状、宽度和幅度的影响, 并研究了不同采样窗口宽度下TOAD的开关能量及线性度的变化规律.     

Periodicity Characteristic of TOAD''''s Switching Window

1 IntroductionThere are a variety of all-optical demultiplexing schemes for OPtical time divisionmultiplexing (OvuM) system, such as nonlinear optical loop horror (NOLM)[IJ,terahertz optical asyrnxnetric demultiplexer (TOAD)[2], four wave ndking (aaM) offiber or semiconductor optical amplifier (~)[3'4), etc. Axnong them, the terahertzoptical asymmetric demultiplexer (TOAD) has advantages of requirement for shorterlength of fiber and lOWer energy of control pulse, no dispersion and walk…     

Periodicity Characteristic of TOAD's Switching Window

The periodicity characteristic of switching window of a terahertz optical asymmetric demultiplexer (TOAD) using numerical simulation was investigated. The results show that the switching window width of TOAD changes periodically with the time asymmetry of TOAD and the period is one half of the period of control pulses. The theoretical results agree with the experimental results very well.