低功耗非线性光纤光栅全光开关

光开关是未来全光通信和光计算机的关键器件.已经研究过的全光开关的种类很多,其中光纤光栅全光开关最容易与光纤系统匹配.文章首先陈述两种基于普通石英光纤的单光栅全光开关,即光纤布拉格光栅（FBG）全光开关和长周期光纤光栅（LPFG）全光开关,这两种低非线性的光开关要求千瓦量级的高开关功率,故不宜应用;然后重点介绍两种高非线性的光纤光栅全光开关,它们分别由单个高非线性FBG和用高非线性光纤连接的LPFG对构成.文章所介绍的非线性光纤材料是以掺稀土石英光纤为例.这两种高非线性的光纤光栅全光开关具有毫瓦量级的低开关功率,有可能获得实际应用.     

交叉波导中的非线性全光开关

提出了交叉波导结构中的非线性全光开关设想。用光束传输法，就自聚焦以及自散焦两种不同衬材料导，显示了全光开关的原理以及结构参量与开关特性之间的关系。     

光纤Bragg光栅非线性开关动态特性研究

基于光纤Bragg光栅中脉冲演变遵循的非线性耦合模方程,数值分析了光纤Bragg光栅在禁带附近由非线性光学特性导致的Bragg波长偏移。仿真结果表明：随着输入信号功率的增大,光栅的布拉格波长向长波方向移动,反射峰值下降,反射带宽变窄。进一步研究了基于此效应的全光自开关特性,结果表明：此开关的稳定时间短,并且输出脉冲形状保持良好。因此,这种具有高非线性系数的光纤光栅实现的全光开关在全光信号处理方面具有广泛的应用前景。     

掺半导体玻璃波导光栅耦合高速全光开关

非线性光学器件的主要应用目的之一是全光信号处理,非线性光波导象其它非线性光学器件一样,也已被广泛地应用于全光信号处理方面的研究,如人们已采用棱镜波导非线性分布耦合方式来实现全光限幅、全光开关和全光双稳等研究[1,2].在非线性光波导器件中,由于光被束缚在微米尺寸的光波导中传输,而大大增加了光功率密度,因此,在光与非线性光波导的相互作用过程中可以大幅度地降低非线性效应的阈值功率,提高全光信号处理的灵敏度.此外,非线性光波导器件的小型化、集成化等优点更吸引人们去进行深入的研究.     

纳米光子学全光开关研究进展

全光开关是全光网络和数字光信息处理的基本器件,该器件主要基于非线性光学原理.自激光发明以来,对该器件的研究已历时半个世纪.虽然全光开关的基础研究十分活跃,研究成果丰硕,但是至今尚未做出实用器件.文章分析了全光开关面临的困难, 指出只有在极小的时空条件下,也就是采用飞秒激光驱动的纳米尺寸器件,才有可能研制出低开关功率、高开关速度、低插入损耗的实用的全光开关器件.文章简要介绍了近10年来纳米全光开关的研究成果,包括纳米尺寸干涉仪开关（空间开关）、量子限制光双稳触发器（时间开关）、半导体光放大器的波长转换器（波长开关）、光子晶体带隙移动开关和表面等离子体激元开关（强度开关）等5类16种典型的纳米全光开关器件.     

纳米光子学全光开关研究进展

全光开关是全光网络和数字光信息处理的基本器件,该器件主要基于非线性光学原理．自激光发明以来,对该器件的研究已历时半个世纪．虽然全光开关的基础研究十分活跃,研究成果丰硕,但是至今尚未做出实用器件．文章分析了全光开关面临的困难,指出只有在极小的时空条件下,也就是采用飞秒激光驱动的纳米尺寸器件,才有可能研制出低开关功率、高开关速度、低插入损耗的实用的全光开关器件．文章简要介绍了近10年来纳米全光开关的研究成果,包括纳米尺寸干涉仪开关（空间开关）、量子限制光双稳触发器（时间开关）、半导体光放大器的波长转换器（波长开关）、光子晶体带隙移动开关和表面等离子体激元开关（强度开关）等5类16种典型的纳米全光开关器件．     

基于高非线性光子晶体光纤Sagnac环形镜的全光开关

设计了一种新颖的、低开关功率的全光开关. 将高非线性光子晶体光纤和双向抽运掺饵光纤放大器引入Sagnac环形镜内，破坏了环形镜的对称性，利用交叉相位调制作用使反向传输的两路信号光产生非线性相移，从而实现开关效应. 理论分析表明：开关功率与放大器的增益倍数和光子晶体光纤非线性系数的积成反比，在实验中所得开关功率约40 mW，消光比约为15.9 dB，并且信号光透过率随脉冲控制光峰值功率呈余弦变化，实验结果与理论分析相吻合. 关键词： 全光开关 高非线性光子晶体光纤 环形镜 交叉相位调制     

自聚焦材料弧形全光开关的研究

应用光束传播法,比较基于自聚焦和自散焦材料的全光波导开关的开关特性,指出基于自聚焦材料的全光开关具有较低开关功率、数值化多次开关特性等优越性,并对波导参数进行了全面的优化设计。     

非线性导波光学与波导全光开关器件

综述了非线性导波光学的研究内容，着重介绍了基于三阶非线性的波导光开关器件的研究成果，其中包括频率调制型器件，振幅调制型器件及孤子非线性波导器件。此外，还讨论了非线性光波导材料的优化问题。     

包含掺铒光纤和微结构光纤的光纤环镜光开关

设计了一种低开关功率的全光开关.将掺铒光纤和微结构光纤引入Sagnac环镜中,信号光在泵浦光作用下经过掺铒光纤被放大,破坏了环镜的平衡,利用交叉相位调制效应使两束反向传输的信号光产生非线性相移,实现了光开关效应.理论分析表明:信号光经过掺铒光纤后,增益越大微结构光纤的非线性系数越高,开关功率越低,并且环镜信号光的透射率随两束反向传输信号光的相移差成余弦变化.仿真得到开关功率约为26.73 mW,与理论分析一致.     

基于高非线性光纤中非线性偏振旋转效应的全光逻辑门研究

提出了一种新型的基于高非线性光纤(HNLF)中非线性 偏振旋转(NPR)效应的全光逻辑门实现方案. 将两路非归零码数据信号A和B以及一路直流光同时注入HNLF, 光功率变化导致的非线性双折射在两个偏振分量上引入非线性相对相移, 从而导致光信号的偏振态旋转. 在HNLF输出端, 通过波分解复用器和偏振分束器同时滤出数据信号和直流光的正交偏振态, 从而同时实现多种基础组合逻辑, 并可以在同一段HNLF中实现较为复杂的半加器、半减器逻辑功能. 理论分析了信号光在HNLF中的偏振态演化, 以及利用HNLF中的NPR效应同时实现多种全光逻辑门的原理. 并在实验中得到了10 Gbit/s全光信号"与”、"非”、"或”、"同或”、"异或”、"A· B”、"A·B”、半加器、半减器等逻辑功能, 验证了方案的可行性.     

基于光纤中SRS效应的全光波长转换

提出利用光纤中非线性效应受激喇曼散射（stimulated Raman scattering, SRS）实现波长转换的原理方案和相应的理论分析模型,并进行实验验证,将经过放大后的信号光和连续探测光同时注入光纤,在光纤中进行SRS放大,实现信号之间的转换。结果表明:利用SRS可实现波长转换,可实现跨几个THz的波长之间的转换。得到最大转换效率和消光比分别为-17.3 dB和15.7 dB。通过改变探测光的波长,可实现相隔几个THz光信号的全光波长转换和可调谐波长转换。     

All-optical integrated logic gates based on intensity-dependent transverse modal coupling

We present a study of the spatial propagation of light in a third order planar step-index waveguide with a transverse parabolic width film. By using the Lagrangian formalism, the width and phase evolution of a Gaussian beam has been completely described showing both the refractive contributions of the lens-like waveguiding geometry and self-focusing nonlinearity. As a result of this study, we have proposed the design of a new kind of integrated all-optical devices which, by means of the spatial beam power modulation and its influence on the transverse modal coupling can operate as phase-insensitive AND, OR and XOR logic gates.     

基于非线性光纤环形镜的少模脉冲幅度调制再生器

随着网络带宽需求的快速增加,波分复用系统的容量已接近非线性香农极限.为了适应未来网络的发展,空分复用技术引起了越来越多的关注.本文首次提出基于少模非线性光纤环形镜(FM-NOLM)的脉冲幅度调制(PAM)全光再生器,描述了其工作原理和具体设计过程.采用COMSOL软件对组成FM-NOLM的硫化物高非线性光纤进行了模式特性仿真.以LP01,LP11,LP21三个光纤模式为例,确定了再生器的参数,计算出每个模式的功率转移函数曲线.仿真分析了该少模PAM-4全光再生器的噪声抑制(NRR)性能,并与单模情形进行了比较.研究表明,1)对于每个空间模式的PAM信号,所有再生电平具有一致的功率转移性能;2)当输入信噪比(SNR)约大于20 dB时,三种模式的噪声抑制比均可超过3 dB,并随着输入信噪比线性增加,其斜率约为1.2;3)在相同输入SNR条件下,三种模式的噪声抑制比相差不大,不超过1.1 dB.为了说明再生器的再生性能,当输入SNR为25 dB时,我们还给出了再生前后PAM-4信号的功率分布直方图.与现有的再生方案相比,本文方案的均匀多电平再生转移性能,使其更适合高频谱效率的长距空分复用系统和任意电平数的PAM信号再生.此外,该方案也能够扩展到波长域,有效提高光通信系统的传输容量.     

基于光子晶体光纤中多抽运四波混频效应的新型光层组播技术

光层组播是未来透明光子网络中一项重要的全光信号处理功能,提出并实验证实了一种基于色散平坦高非线性光子晶体光纤中多抽运四波混频效应的光层组播方法,将一束信号光与两束连续抽运光同时输入高非线性光子晶体光纤中,通过多抽运四波混频过程,产生四个携带该数据信息的闲频光,从而实现了单一信号的四信道光层组播功能,组播信道波长在35.2 nm范围可调谐,组播信道最大间距4.4 THz,最大转换效率-22 dB,最优Q因子为5.3,该方法的特点在于基于光纤中的四波混频效应工作,因而具有对调制格式和比特率透明的 关键词： 光层组播 多抽运四波混频 光子晶体光纤     

热光系数与长周期光纤光栅的温度灵敏度研究

利用受温度影响的光纤的本征方程和相位匹配条件,从理论上研究了长周期光纤光栅(LPFGs)的温度响应特性,给出了LPFGs的温度灵敏度的解析表达式。对利用低模序包层模的LPFG进行了实验研究。结果表明,利用不同包层模的LPFGs具有不同的温度灵敏度。分析了光纤的材料热光系数和模的热光系数的差别。单模光纤导模的热光系数接近纤芯的材料热光系数,而包层模的热光系数比包层的材料热光系数大,模序越大,其值越大。适当调整纤芯和包层的热光系数,并选用不同的包层模,可以得到对温度灵敏或不灵敏的LPFGs。