一种基于级联半导体光放大器环镜的光串并转换器

为了实现高速光信号的降速处理,提出了一种基于级联半导体光放大器环镜(SLALOM)的光串并转换器,用于实现将高速串行光脉冲信号转换成低速并行光脉冲信号.该光串并转换器采用串联SLALOM组成,将前一级SLALOM的输出作为后一级SLALOM的输入;SLALOM之间的光传播时延为输入光信号比特周期;设置控制光与信号光脉冲时序,实现各级SLALOM光脉冲并行输出.通过采用1×10光串并转换器实现将80 Gb/s串行信号转换为10路8 Gb/s并行信号,并对控制、信号脉冲光功率和时间偏移量器件参量进行了优化.对于1×10光串并转换器,端口接收灵敏度差异小于10 dB.该光串并转换器光功率损耗小、易于扩展并行端口数目,可用于光通信领域中的高速解复用、光信号处理和光交换系统中.     

半导体光放大器环镜的非归零信号时钟分量提取

对基于半导体光放大器非线性环镜的非归零信号时钟分量提取进行了数值模拟和实验研究。不仅采用半导体光放大器的分段模型分别对简化方案和抽运一探测方案进行了2．5Gbit／s下的数值模拟，而且实验上采用这两种方案分别将2．5Gbit／s的非归零信号转换为包含其时钟分量的相应的伪归零信号。模拟计算结果与实验结果吻合得很好。实验和模拟结果均表明：采用简化方案时转换输出的伪归零信号所包含的时钟分量的强度小于采用抽运一探测方案的情况。10Gbit／s下的模拟计算结果表明在码型效应尚能容忍的前提下简化方案工作速率的上限小于抽运一探测方案。     

半导体光放大器引起的串扰及其抑制技术

由于半导体光放大器(SOA)的增益饱和效应,在波分复用系统中.每个信道的增益受到复用的其它信道的影响.SOA引起的各信道之间的串扰严重限制了其应用.理论研究了SOA增益饱和效应引起的信道间串扰.数值模拟了多路信道复用时系统的误码率随复用信道数和光功率的变化情况,发现随着复用信道数的增加SOA增益饱和引起的信道间串扰越来越严重.对SOA中串扰的抑制方法进行了理论和实验研究.数值模拟发现连续光注入可以抑制输出功率的波动,从而减小误码率,当复用10个信道时,连续光注入可以使功率代价减小2 dB;实验验证了两信道的40 Gb/s系统中,注入连续光可以减少SOA引起的信道间串扰.     

基于半导体光放大器和非线性光纤环镜的光脉冲压缩器的设计模型和理论分析

提出了一个基于半导体光放大器和级联的非线性光纤环镜（NOLM）相结合的光脉冲压缩器的设计模型.数值研究结果表明：通过合理选取NOLM的长度，利用该模型可将皮秒光脉冲压缩为无基座飞秒光脉冲. 关键词： 半导体光放大器 非线性光纤环镜 光脉冲压缩     

基于半导体光放大器的慢光研究

根据半导体光放大器中四波混频效应产生的等效折射率光栅理论,利用调制折射率和载流子寿命的物理现象模型推导并分析了信号光延时量与半导体光放大器注入电流、泵浦光入射功率、泵浦光与信号光的频率失谐量之间的定量关系,并采用半导体光放大器分段模型的方法进行了数值模拟.相比于目前从降速因子的角度定性分析频率失谐量对延时效果影响的方法...     

基于半导体光放大器的交叉增益型波长转换器转换特性的研究

从理论和实验上研究了基于半导体光放大器的交叉增益型波长转换器的转换特性.实验研究了转换特性与信号调制格式、放大器增益的关系.利用大信号分析模型讨论了消光比、平均功率转换效率和交流转换效率等性能与平均抽运功率、探测功率及放大器增益特性之间的关系.结果表明,交流转换效率能综合消光比和平均功率转换效率两种指标,在转换器性能优化中有重要的作用 交叉增益型波长转换器输入动态范围较小,很难实现对信号调制格式透明 放大器的增益是取得最佳转换性能的关键 关键词：     

基于非线性偏振旋转效应的半导体光放大器级联式高速全光开关

根据级联半导体光放大器(SOA)的偏振主态对准(PSP)与邦加球相关性之间的关系,研究了多级SOA级联式系统的偏振主态对准方法。提出了基于非线性偏振旋转效应(NPR)的多级SOA级联式全光开关结构。实际搭建出两级SOA级联式全光开关实验系统,并以幅值为6 m W的方波控制光对50μW信号光实现了全光开关操作,开关速度达到200 ps,优于传统的电光开关,并存在较大的提升空间。工作波段位于1510~1570 nm,插损为3.62 d B,功耗为12 m W。开关速度快、插损小、功耗低并与光纤通信系统兼容性好。该全光开关的研制成功,将有助于推动全光开关和全光网络技术的发展,以及光计算和全光信号处理等领域的技术进步。     

一种增益平坦的光子晶体拉曼光纤放大器（英文）

为解决传统拉曼放大器增益系数低和增益不平坦的问题,采用级联光子晶体光纤的设计方法设计了一种增益平坦的拉曼光纤放大器.采用受激拉曼散射效应的稳态分析理论,分析了光子晶体光纤的拉曼增益谱,建立了拉曼放大器的理论模型.通过解耦合方程,推导了实现增益平坦的约束条件,发现光纤长度和泵浦功率是影响拉曼光纤放大器增益平坦度的两个参数.仿真结果表明,在1 508~1 544nm的带宽范围内,实现了一个增益高达21dB,增益平坦度仅为0.14dB的光子晶体拉曼光纤放大器,可在光纤通信系统应用中发挥重要作用.     

树型结构半导体光放大器光交换矩阵的可靠性(英文)

针对光交换系统的可靠性研究已卓有成效,但作为光交换系统的核心元件——光交换矩阵的可靠性却始终没有得到足够的重视.本文利用可靠性框图对基于半导体光放大器的树型结构光交换矩阵进行了可用性分析.分析结果表明该型光交换矩阵在可靠性上存在的不足,需要设计保护结构.通过对已有的光交换系统可靠性研究工作的分析总结,提出了两种针对树型结构光交换矩阵的保护结构,并利用可靠性框图和概率统计方法对其进行比较分析了两种结构的特点.研究表明,交换矩阵对于SOA的可靠性最为敏感.交换矩阵保护结构的设计过程,实际上是系统可靠性、成本、体积及性能的折衷.因其对成本和可靠性的影响,能否提供有效的检测和维护也应在保护结构的设计过程中予以考虑.     

基于多电极单端耦合半导体光放大器的交叉增益调制型波长转换器

提出了一种新型的基于多电极单端耦合半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制(XGM)型波长转换方案，并建立了这种波长转换器完整的宽带理论模型.通过数值模拟的方法，比较了基于多电极单端耦合SOA的XGM型波长转换和基于单电极单端SOA的XGM型波长转换的输出特性，结果表明前者的输出消光比优于后者，而且啁啾特性也略有改善. 关键词： 多电极 波长转换 单端耦合半导体光放大器 交叉增益调制 消光比 啁啾     

基于半导体光放大器的光脉冲压缩方案的研究

对一种基于半导体光放大器(SOA)和普通单模光纤的光脉冲压缩方案进行了理论分析和实验验证.建立了该方案的理论分析模型,并在此基础上数值模拟了光脉冲的传播过程.计算结果表明,通过合理选取单模光纤的长度,可使50 ps光脉冲压缩到5 ps.实验表明利用普通单模光纤群速度色散导致的脉冲啁啾抵消SOA自相位调制引起的脉冲啁啾,实现了色散补偿及脉冲压缩.     

利用色散管理抑制半导体光放大器引起的信道间串扰

理论研究了半导体光放大器增益饱和效应引起的信道间串扰,数值模拟了多路信道复用时系统的误码率随复用信道数和光功率的变化情况,发现随着复用信道数的增加,半导体光放大器增益饱和引起的信道间串扰越来越严重.对利用色散管理技术抑制半导体光放大器引起的信道间串扰进行了实验研究,实验验证了信号色散补偿之前用半导体光放大器放大可以抑制半导体光放大器引起的信道间串扰.结果表明,采用先放大后色散补偿这种新的色散补偿方案,可以有效抑制半导体光放大器引起的信道间串扰.     

增益半导体光放大器的特性

为满足半导体光放大器（SOA）在光纤到户FTTH系统接入网中的广泛应用,提出了基于光纤光栅外腔反馈型GC-SOA结构的全光增益机制,窄线宽激光光源经可变衰减器、隔离器和光纤光栅注入到SOA中,SOA的输出光经隔离器和光纤光栅送至光谱分析仪,通过光纤光栅反馈输入SOA形成钳制激光。对GC-SOA的阈值特性、增益特性及开关特性进行分析,结果表明:当注入电流小于GC-SOA的阈值电流时,增益随注入电流的增加而增加;当注入电流大于GC-SOA的阈值电流后,其增益不再随注入电流的变化而变化,实现了SOA的增益稳定,使SOA的饱和输出功率得到了提高。     

增益半导体光放大器的特性

为满足半导体光放大器（SOA）在光纤到户FTTH系统接入网中的广泛应用,提出了基于光纤光栅外腔反馈型GC-SOA结构的全光增益机制,窄线宽激光光源经可变衰减器、隔离器和光纤光栅注入到SOA中,SOA的输出光经隔离器和光纤光栅送至光谱分析仪,通过光纤光栅反馈输入SOA形成钳制激光。对GC-SOA的阈值特性、增益特性及开关特性进行分析,结果表明：当注入电流小于GC-SOA的阈值电流时,增益随注入电流的增加而增加;当注入电流大于GC-SOA的阈值电流后,其增益不再随注入电流的变化而变化,实现了SOA的增益稳定,使SOA的饱和输出功率得到了提高。

     

基于半导体光放大器的暗脉冲的产生

采用基于半导体光放大器(SOA)的"8"字腔激光器结构,当SOA的驱动电流是220mA时,通过调整腔内的偏振控制器(PC),产生脉冲宽度分别是74ns和20ns,重复频率分别是9MHz(基频)和33.4MHz(二倍频)的暗脉冲。改变SOA在非线性放大环镜(NALM)中的位置,暗脉冲的脉宽也有相应的改变。     

基于半导体光放大器四波混频原理的光采样

建立了可研究强超短光脉冲放大特性且包含自由载流子吸收、受激辐射、双光子吸收、光谱烧孔和超快非线性折射效应的半导体光放大器理论模型,用以建立脉冲四波混频模型,并进一步仿真了基于半导体光放大器的光采样过程,重点讨论了自由载流子吸收、双光子吸收效应对采样特性的影响。仿真结果与实验结果相符。     

基于半导体光放大器进行光标签提取的性能分析

利用半导体光放大器增益饱和数学模型,第一次分析了基于单个半导体放大器进行光标签提取的节点性能.通过对半导体光放大器的参量分析和优化,仿真显示,对于标签速率2.5 Gb/ s 、净荷速率40 Gb/s 的光分组包,提取的标签消光比可达到13 dB.     

一种热光可调谐级联微环滤波器的理论分析

根据Vernier效应可大幅度提高滤波器自由光谱范围和调谐范围,设计了一种热光可调谐级联微环滤波器. 利用传输矩阵方法和有限元方法从理论上计算了对于第一级微环半径为48 μm,第二级半径为50 μm的级联微环滤波器的自由光谱范围和调谐范围可以达到75.6 nm,而功耗仅为103.1 mW,这是目前为止我们 所知的基于微环谐振腔的硅基热光可调谐滤波器中最大的自由光谱范围和在如此低功耗下最大的调谐范围. 利用有限元方法,还计算了半径为50 μm微环的热光调谐响应时间,上升沿时间为3.5 μs,下降沿时间仅为0.8 μs.     

双微环谐振腔耦合的双波长半导体激光器（英文）

提出一种新颖的单片集成双微环耦合的双波长半导体激光器结构。集成于激光腔内的2个微环谐振腔作为模式选择滤波器,通过游标效应选择谐振模式,同时还可作为等效的反射镜面以形成行波腔。这种无需解理的行波激光腔代替了需要解理面的法布里-珀罗驻波腔。理论仿真表明,跟驻波腔结构相比,行波腔双微环激光器结构简单,可获得约34mA的较低的阈值电流和大于31dB的边模抑制比。合理地控制有源区的增益峰值和谐振模式分布,该激光器能提供一致性和稳定性较好的双波长激光输出。     

微环光开关的偏振相关损耗研究（英文）

提出一种可同时支持横电模和横磁模传输的微环光开关设计方法,可用于构建波长平面内的偏振无关交换芯片.为了实现微环光开关的偏振无关传输,横电模和横磁模应工作在同一谐振波长且在该波长处有相同的群折射率,据此采用MODE Solutions优化基于硅绝缘体波导结构的微环参数,建立Interconnect芯片仿真模型,考察微环光开关芯片的透射特性和传输特性.经过优化设计,微环光开关的偏振相关损耗低至0.13dB,光脉冲传输时延为42.5ps.研究表明,当微环长度偏离优化值约5nm时,偏振相关损耗就会增加到1dB,其中热光效应可以用来弥补工艺偏差,温度每变化1 K,则可弥补2.2nm的环长偏差.