传输矩阵法在行波管内部反射引起的增益波动计算中的应用

本文分析了由于行波管慢波结构制造误差引入的多个不连续点对小信号增益的影响.行波管内部反射对增益波动的影响,须采用考虑反射波的四阶模型进行分析,用传输矩阵法对节点处的自左至右入射和自右至左入射两种散射类型建立传输矩阵,研究在不同空间电荷参量下,慢波电路的单个反射节点以及慢波电路的皮尔斯速度参量b和增益参量C的多个随机分布不连续性对行波管小信号增益的影响,计算结果与Chernin模型具有很好的一致性.并以G波段行波管为例分析了慢波结构周期长度分布有两个不连续点和周期长度的多个随机分布不连续性带来的小信号增益波动.结果表明,制造误差越大,周期长度分布的两个不连续点相距越远,小信号增益波动越大,多个小的不连续性可以引起较大的增益波动.     

基于量子点半导体光放大器全光波长变换特性

从光电集成电路的角度出发,根据量子点半导体光放大器(QD-SOA)中载流子跃迁速率方程和光场传输方程,建立了QD-SOA等效电路模型,并通过电路仿真的方法对QD-SOA的增益谱、饱和增益特性等进行了仿真和分析;利用QD-SOA的交叉增益调制研究了速率分别为40Gbps、100Gbps和160Gbps时的波长转换特性,并分析了不同的偏置电流、功率的信号光和探测光对输出信号消光比和Q值的影响,其转换速率可达到100Gbps,消光比ER约为10dB,Q值约为2.2.该研究对提高基于QD-SOA的交叉增益调制波长转换的性能具有指导意义.     

100Gb/s归零码信号的2R再生

本文提出了基于半导体光放大器(SOA)中的瞬态交叉相位调制(T-XPM)效应与交叉增益压缩(XGC)效应的全光2R再生方法, 同时研究了SOA中的T-XPM效应获得反逻辑码信号以及XGC 效应光开关门的特性, 实现了100 Gb/s归零码(RZ)信号的2R再生, 接收机灵敏度提高了1.7-2 dB; 对该方案中的反逻辑码对于再生效果的影响进行了量化研究, 并在C波段范围内研究了该再生方案的再生效果, 实现了覆盖1535-1555 nm的全光2R再生.     

介质参数对受激布里渊散射特性的影响

 采用一维瞬态模型对受激布里渊散射（SBS）过程进行了数值模拟，研究了介质参数对SBS特性的影响规律；选取FC-72、FC-75、CCl₄、CS₂、丙酮、苯以及CCl₂/乙醇的混合溶液等作为散射介质，在Nd∶YAG调Q激光系统下进行了实验研究，比较了各种介质所产生的SBS脉宽、能量反射率和波形之间的差异，由此讨论了介质参数对SBS特性的影响。结果表明，介质增益系数越大，吸收系数越小，SBS能量反射率就越大；吸收系数越大，产生的SBS脉宽就越窄；声子寿命越短，SBS波形前沿就越陡，并且越容易出现调制现象。     

超短脉冲在放大介质中传输特性研究

利用非线性薛定谔方程,详细研究了放大介质的增益窄化和增益饱和效应对超短脉冲在放大介质传输特性的影响,以及传输过程中B积分的影响.在此基础上,对超短脉冲放大系统的逆问题进行了研究,即在给定放大系统参数和满足物理实验要求的输出脉冲波形前提下,求出相应的输入脉冲波形.     

低增益准分子激光最佳透射率的研究

对于激光系统性能而言,谐振腔最佳透射率具有非常重要的作用。低增益、宽带脉冲准分子激光的最佳透射率条件与其激光抽运脉冲引起的增益脉宽有密切关系。提出了在激光四能级系统速率方程的基础上模拟低增益准分子激光的跃迁行为。并利用合理的近似,研究低增益脉冲准分子激光谐振腔的最佳透射率。给出了其在不同增益脉宽情况下统一的最佳透射率条件,并分析了以小信号增益系数为函数的最佳透射率变化规律。所得到的结论为：低增益、宽带脉冲准分子激光的最佳透射率情况和连续激光器有所不同。而是取决于增益脉宽和光子寿命之间的关系。上述结论得到了相应实验研究结果的证实。     

新型光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器

用量子阱技术生长的半导体材料作激光增益介质,AlGaAs/GaAs对做布喇格反射镜,并以简单的平凹腔做谐振腔,半导体激光器作泵浦源,制作出了光泵垂直外腔面发射半导体激光器.在抽运功率1.5 W时,得到了中心波长1005 nm、最大输出功率40 mW的激光,光－光转换效率2.7%.     

光纤参变放大器光纤长度的优化设计

随着高输出功率掺铒光纤放大器和高非线性光纤的出现和使用,光纤参变放大器(OPAs)中出现了越来越多的增益饱和现象,这是光放大器中应该尽量避免的。对此,提出了依据光纤参变放大器的光纤非线性系数、抽运光功率、信号输入功率等参量对光纤长度进行优化设计的解决思路。明确提出最佳光纤长度的概念,即在其他参量一定的情况下使信号增益或信号输出功率达到最大所需的最小光纤长度,而且最佳光纤长度有利于提高光纤参变放大的增益带宽和波长转换带宽。通过数值积分求解描述光纤参变放大过程的非线性耦合方程,并运用控制变量法深入研究了最佳光纤长度与光纤非线性系数、抽运光功率、信号输入功率的关系。最后用最小二乘法进行数据拟合确定系数,得到简洁、实用的最佳光纤长度解析表达式。与已有实验结果比较表明,该解析式可很好地用来计算和优化光纤参变放大的光纤长度。     

光纤中扰动的小信号增益

从非线性薛定谔方程出发,在小信号近似下,推导并求解了光纤中扰动相位和幅度的演化方程,利用得到的扰动相位及功率增益的表达式,研究了初相位和频率对传输过程中扰动增益的影响。研究表明：扰动的初相位对扰动增益的初值和初始阶段的演化规律有重要影响;取决于扰动初相位,任何一个频率的扰动增益都有可能达到一个共同的最大值;在被认为无调制不稳定的正色散区和扰动频率大于截止频率的负色散区,扰动增益随距离是振荡的;在被认为有调制不稳定的扰动频率小于截止频率的负色散区,频率相同而初相位不同的扰动增益将经历不同形式的演化后趋于同一正值。     

L波段掺铒光纤放大器的自发辐射谱与增益的研究

利用Giles模型对L波段掺铒光纤放大器小信号增益特性进行了数值模拟,模拟结果表明最佳铒纤长度并不是一定值,它随输入信号波长的不同而改变,较短的波长对应较短的光纤长度;在数值模拟、分析的基础上,分别采用7m和9m的L波段铒光纤构成长波段掺铒光纤放大器,通过实验测量,分析比较了它们的自发辐射谱以及增益和噪声指数,得到了光纤长度对L波段增益谱、噪声指数和自发辐射谱的影响规律;最后,辅以C波段掺铒光纤放大器加以分析,指出了适合于放大L波段信号的最佳自发辐射谱型。