一各新颖的偏振不敏感的基于半导体光放大器的四波混频光波长转换方法

提出和论述了一种新颖的偏振不敏感的基于半导体光放大器的四波混频光波长转换方法，基本思想是设计和采用一种全光学偏振态转换器，理论上能将随机偏振态的输入信号光转换为固定偏振方向且功率基本不变的线偏振光，利用它控制信号光的偏振态能够克服四波混频过程所固有的偏振敏感性，将这种方法与正交偏振双轴运方法结合起来，能较简单地实现偏振不敏感且具有近似常数转换效率的宽带四波混频光波长转换。     

基于半导体光放大器的平行双泵浦四波混频研究

本文对基于半导体光放大器(SOA)的平行双泵浦四波混频(DP-FWM)建立了一种新的理论分析模型.文中给出了数值计算结果和实验结果.     

基于SOA全光偏振调制的双信道PolSK光传输系统

提出一个新颖的采用两个级联半导体光放大器(SOA)作为独立全光偏振调制器实现双信道偏振态位移键控(PolSK)光传输系统方案,并进行了实验验证.从发射机端输出的PolSK光信号具有四个偏振态,构成了两个独立的二进制数据信道.各信道数据可以采用不同的码制,码率以及不同的时钟信号.该系统方案,提高了通信系统的比特-符号比以及频谱利用率;又由于PolSK光信号功率恒定,减小了光纤链路中非线性效应对光信号的影响提高了通信系统长距离数据传输能力;在接收机端实现了光信号的直接偏振检测,简化了接收机的设计和成本;又由于采用了稳偏接收模块使接收系统能够实现稳定信号接收.构成了基于本方案的实验系统,进行了一系列基础实验和性能测试.分别进行了50 km,80 km以及100 km长距离光纤数据传输实验,实验结果表明所提出的系统方案是有效的.     

半导体光放大器中非简并四波混频效应的理论分析

对半导体光放大器有源区中的非简并四波混频(NDFWM)过程的几种主要物理机制进行了理论分析与数值计算.由载流子速率方程、密度矩阵方程及非线性波动方程出发,分别考虑产生NDFWM效应的三个主要的物理过程：载流子浓度调制(CDP),载流子热效应(CH)及光谱烧孔效应(SHB),理论推导得其各自相应的非线性耦合波方程组,并将三种物理机制对NDFWM的贡献进行了比较,同时还讨论了线宽增强因子对NDFWM的转换效率的影响. 关键词：     

基于半导体光放大器四波混频效应的多种调制格式的波长转换实验

实验报道了利用半导体光放大器(SOA)的四波混频(FWM)效应实现多种码型的波长转换.其中对于非归零(NRZ)信号实现了从单信道到三信道的多波长转换.调制速率从10 Gb/s到40 Gb/s均实现多波长转换.对于归零(RZ)信号分别实现了20 Gb/s和40 Gb/s的RZ格式的波长转换和40 Gb/s的载波抑制归零(CSRZ)格式的波长转换,利用光纤布拉格光栅(FBG)作为带陷滤波器消除共轭光和抽运光之间的串扰.对于非归零差分相移键控(NRZ_DPSK)信号分别实现了20 Gb/s和40 Gb/s的波长转换,利用实验室自制的光纤延时干涉仪进行NRZ-DPSK信号的解调.基于FWM效应的转换光的输出消光比大于7 dB,转换后消光比退化约为3 dB.     

超宽带可调谐SOA四波混频波长变换器的实验研究

基于半导体光放大器(SOA)光纤环形激光器中的双泵浦四波混频效应,构成超宽带并且完全透明的波长变换器,成功实现1550nm窗口2.5Gb/s信号的可调谐波长变换,变换效率在50nm范围内保持基本平坦,同时测出了SOA增益和自发辐射(ASE)噪音功率的关系.实验结果表明,在一定限制条件下,提高泵浦功率可以提高变换信号的信噪比.     

一种新颖的偏振不敏感的基于半导体光放大器的四波混频光波长转换方法

提出和论述了一种新颖的偏振不敏感的基于半导体光放大器的四波混频光波长转换方法。基本思想是设计和采用一种全光学偏振态转换器 ,理论上能将随机偏振态的输入信号光转换为固定偏振方向且功率基本不变的线偏振光 ,利用它控制信号光的偏振态能够克服四波混频过程所固有的偏振敏感性。将这种方法与正交偏振双抽运方法结合起来 ,能较简单地实现偏振不敏感且具有近似常数转换效率的宽带四波混频光波长转换     

半导体光放大器中垂直双抽运四波混频效应的理论研究

建立了输入信号光偏振方向任意情况下的半导体光放大器(SOA)中 垂直双抽运四波混频(FWM)效应的完整宽带理论模型. 以基于SOA的垂直双抽运FWM型全光波长转换器为例, 通过数值模拟的方法, 理论研究了输入信号光与两抽运光功率、两抽运光与信号光之间的波长失 谐量和输入信号光偏振方向等工作参数对SOA的垂直双抽 运FWM效应及基于SOA的垂直双抽运FWM型波长转换器特性的影响.     

非相干光四波混频研究半导体光放大器超快过程

具体推导了相位共轭型非相干光时延四波混频信号强度随时间延迟的一般变化规律。结果表明：对于用有限线宽非相干光激发源非相干光时延四波混频信号强度随时间延迟的变化规律具有对称性，且强度峰与激发光场带宽成正比，与纵向弛豫速率成反比。这一结果为利用发光二极管作抽运源研究半导体光放大器及有源光波导超快动力学过程提供了理论基础。进而提出了用发光二极管结构的非相干光时延四波混频测量有源介质带间和带内载流子弛豫速率的有效方案。     

Experimental characterization of semiconductor optical amplifiers used as frequency converters by means of four-wave mixing

In this article we report extended measurements of four-wave mixing in bulk-semiconductor amplifiers using continuous wave sources. We demonstrate that four-wave mixing in semiconductor amplifiers permits realizing in the practice frequency conversion in the spectral range of utility for optical telecommunications. Efficiency larger than 1 have been demonstrated up to 1 THz with a low level of background noise. In addition, this technique has allowed us to investigate the carrier dynamics down to an equivalent time resolution of the order of few tens of femtoseconds.     

Degenerate four-wave mixing based all-optical wavelength conversion in a semiconductor optical amplifier and highly-nonlinear photonic crystal fiber parametric loop mirror

The idler is separated from the co-propagating pump in a degenerate four-wave mixing (DFWM) with a symmetrical parametric loop mirror (PALM), which is composed of two identical SOAs and a 70 m highly-nonlinear photonic crystal fiber (HN-PCF). The signal and pump are coupled into the symmetrical PALM from different ports, respectively. After the DFWM based wavelength conversion (WC) in the clockwise and anticlockwise, the idler exits from the signal port, while the pump outputs from its input port. Therefore, the pump is effectively suppressed in the idler channel without a high-speed tunable filter. Contrast to a traditional PALM, the DFWM based conversion efficiency is increased greatly, and the functions of the amplification and the WC are integrated in the smart SOA and HN-PCF PALM.     

Reconfigurable all-optical dual-directional half-subtractor for high-speed differential phase shift keying signal based on semiconductor optical amplifiers

All-optical digital logic elementary circuits are the building blocks of many important computational operations in future high-speed all-optical networks and computing systems. Multifunctional and reconfigurable logic units are essential in this respect. Employing the demodulation properties of delay interferometers for input differential phase shift keying signals and the gain saturation effect in two parallel semiconductor optical amplifiers, a novel design of 40 Gbit/s reconfigurable all-optical dual-directional half-subtractor is proposed and demonstrated. All output logic results show that the scheme achieves over 11=dB extinction ratio, clear and wide open eye diagram, as well as low polarization dependence (< 1 dB), without using any additional input light beam. The scheme may provide a promising candidate for future ultrafast all-optical signal processing applications.     

基于半导体光放大器中非线性偏振旋转效应单一光缓存环全光时隙交换处理能力研究

对基于半导体光放大器(SOA)中非线性偏振旋转效应(NPR)效应的单一光缓存环多数据包的全光时隙交换(TSI)处理能力进行了理论和实验研究,在使用归纳法导出单一缓存环实现多数据包全光时隙(TSI)必要条件的基础上,针对各种全光TSI操作要求得出了相应光数据包的调度方案,在实验上,以基于SOA中NPR效应的单一光缓存环实验系统,开展了多数据包全光TSI操作的实验研究,根据上述光数据包理论调度方案进行相应系统参数设定,进行了速率为10 Gb/s的3个和4个数据包的全光TSI实验,实验结果与理论预期相符合,研究成果为减少昂贵SOA元件的用量、简化基于光缓存环全光TSI系统的结构提供了可靠依据,对推进全光TSI技术的发展具有重要意义。     

Four-wave mixing in semiconductor laser amplifiers: Applications for optical communication systems

Four-wave mixing in semiconductor laser amplifiers enables various applications in photonic switching including wavelength conversion, space and time switching, optical phase conjugation, and demultiplexing. Switching times faster than 1 ps are possible.     

Measurement of the carrier recovery time in SOA based on four-wave mixing on narrow-band ASE spectrum

Carrier recovery time is a key parameter that determines the performance of a semiconductor optical amplifier (SOA). A measurement method of carrier recovery time in SOA based on a nearly degenerate four-wave mixing of narrow-band amplified spontaneous emission (ASE) spectra is presented. The results show the carrier times are 50.2, 44.6, and 23.6 ps when the injected currents are 120, 180, and 240 mA, respectively, which are in agreement with the nominal values of the sample.     

基于半导体光纤环形腔激光器的新型全光AND门和NOR门

提出了一种新型的基于半导体光纤环形腔激光器(SFRL)中同时发生的四波混频效应和交叉增益调制效应同时实现全光AND门和NOR门方案，并建立了这种全光逻辑门完整的宽带理论模型.通过数值模拟的方法，研究了输入信号光峰值功率及SFRL中两个耦合器的耦合比对这种全光逻辑门输出特性的影响. 关键词： 半导体光纤环形腔激光器 全光逻辑门 四波混频 交叉增益调制     

基于四波混频过程的纠缠光放大

双模纠缠态是量子信息领域一种重要的量子资源,本文基于四波混频过程从理论上提出了对双模纠缠态的单个模式(单模放大方案)和对双模纠缠态的两个模式(双模放大方案)的放大.利用光学分束器模型来模拟在光学传输过程中损耗引入的真空场噪声,利用部分转置正定判据分析了两种不同的放大方案中四波混频过程的增益对初始双模纠缠态的纠缠程度的影响.结果表明,在特定的损耗情况下,两个方案中初始双模纠缠态的纠缠度都随增益的增大而减小,直至消失,且双模放大方案中初始双模纠缠态纠缠消失得比单模放大方案中更快.本文的理论结果为实验上实现基于四波混频过程的双模纠缠态的放大奠定了理论基础.