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.     

A Novel Method for Wavelength Conversion with Dual-pump Four-wave Mixing in a Semiconductor Optical Amplifier

Using a semiconductor-fiber ring laser, a novel method for the all optical wavelength conversion based on dual-pump four-wave mixing (FWM) in a semiconductor optical amplifier (SOA) is demonstrated. For the input signal with different wavelengths, only one external pump is needed. This scheme can simplify the dual-pump FWM in SOA and has nearly constant conversion efficiency and signal-to-noise ratio (SNR) over 50nm range of wavelength shifts.     

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     

利用光锁相环路实现40 Gb/s时钟恢复

提出并建立了一种新型的基于光纤四波混频效应和压控光脉冲源的光锁相环路(OPLL),用于光时分复用系统(OTDM)中的时钟恢复过程。从理论上分析了其工作原理,及各模块结构和功能。利用高非线性光纤中的四波混频效应实现全光鉴相器,有效缩短了光纤长度,减小了光纤色散引起的脉冲走离,鉴相器消光比超过30 dB。采用再生锁模光纤激光器实现压控光脉冲源,在保证脉冲质量的前提下,重复频率调节范围达到380 kHz。在40 Gb/s时钟恢复实验中,获得脉宽为7.2 ps、接近变换极限的时钟脉冲,时间抖动(RMS)为152 fs,超模抑制比大于60 dB。实验证明,输入信号幅度波动和码型效应对环路影响很小。     

量子点半导体光放大器波长转换的Q因子特性

为了改善全光波长转换器的转换性能进而提高输出信号质量,研究了波长转换器的Q因子特性。采用牛顿迭代法和四阶龙格库塔法解光场传输方程和跃迁速率方程,分析了输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度4个因素对全光波长转换器的Q因子特性的影响,并将得到的结果与相同条件下的输出消光比比较。结果表明:增大输入信号光功率,Q因子先增大后减小,并且在-12 d Bm时取得最大值8.819 d B;Q因子随着脉冲宽度的增加而不断下降;增大最大模式增益和有源区长度,Q因子增大。在实现波长转换的基础上,优化各参数数值,得到的Q因子达到16.680 d B,输出信号质量较好。要同时获得高的消光比和Q因子,提高输出信号的质量,必须选取适当的输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度。     

A Novel All-optical Wavelength Converter Based on Self-pump Four-wave Mixing

A novel scheme of all-optical wavelength converter(AOWC) based on dual pump four-wave mixing(DP-FWM) was demonstrated. To suppress the ASE noise of the semiconductor optical amplifier (SOA), one of the two pumps was generated interiorly from a loop laser constructed mainly by tunable optical filter and SOA. The theoretical model and some experimental results were presented.     

A Novel All-optical Wavelength ConverterBased on Self-pump Four-wave Mixing

A novel scheme of all-optical wavelength converter(AOWC) based on dual pump four-wave mixing(DP-FWM) was demonstrated. To suppress the ASE noise of the semiconductor optical amplifier (SOA), one of the two pumps was generated interiorly from a loop laser constructed mainly by tunable optical filter and SOA. The theoretical model and some experimental results were presented.     

宽面积垂直腔半导体光放大器

在反射模式下,对于970 nm宽面积垂直腔半导体光放大器(VCSOA)的增益和带宽特性进行了实验研究和分析。当注入电流为57％阈值电流、信号输入功率为0.7 W,取得了24.8 dB的放大,测得的放大器的带宽为0.14 nm。实验中测量的增益值大于理论计算值,这是由于宽面积垂直腔光放大器内存在多个横向模式,每个模式都有相应的放大,所以总的增益大于理论计算的某个模式的增益。这种宽面积垂直腔光放大器不仅可以提高增益,而且还能提高信号光的饱和输入功率。对970 nm宽面积VCSOA的结构进行了优化设计,模拟结果表明,要提高半导体激光器的增益和带宽,可以通过适当降低垂直腔面发射激光器的上DBR的反射率来获得。     

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。     

直接扣除法测量半导体光放大器频率响应

在光电子器件散射参量定义的基础上建立了基于直接扣除法的半导体光放大器频率响应测量系统,测量中通过扣除激光器和探测器系统的频率响应,得到放大器固有的频率响应。对InGaAsP体材料行波腔半导体光放大器样品进行了测量,得到了放大器在不同注入光功率和不同偏置电流下的频率响应曲线。这些曲线很好地反应了半导体光放大器的增益饱和和噪声特性,进一步分析发现半导体光放大器对低频调制信号的放大能力弱于对高频信号的放大能力,分析认为其原因在于半导体光放大器的载流子寿命有限导致低频信号长时间消耗载流子时,载流子数量无法及时恢复,从而使得增益降低。     

A Novel Method for Wavelength Conversion with Dual-pump Four-wave Mixing in a Semiconductor Optical Amplifier

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ＩｎｔｈｅＷＤＭｎｅｔｗｏｒｋ ,ｔｈｅｄｅｓｉｒａｂｌｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆａｎａｌｌ ｏｐｔｉｃａｌｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｎｃｌｕｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ,ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｅｔｏｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍａｔａｎｄｂｉｔ ｒａｔｅ ,ｆｕｌｌｔｕｎａｂｉｌｉｔｙ ,ａｃｃｅｐｔａｂｌｅｏｕｔｐｕｔＳＮＲｏｖｅｒｔｈｅｅｎｔｉｒｅｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋ[1] .Ｗａｖｅ…     

970nm反射式垂直腔半导体光放大器的设计与制作

设计并制作了970 nm反射式垂直腔半导体光放大器(VCSOA),基于放大器结构,对放大器的噪声特性、增益和带宽特性进行了实验研究和理论分析.研究了反射式放大器的增益与垂直腔半导体激光器出光口径的关系,发现增益随着出光口径的增大而增大.对于970 nm的信号光,经过出光口径为400 μm的VCSOA后,最高获得了26 ...     

Experimental Study on Semiconductor Optical Amplifiers with Angled Facets

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳＯＡｗｉｌｂｅｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔｈｅａｌｏｐｔｉｃａｌｎｅｔｗｏｒｋｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．ＳＯＡｈａｓｍａｎｙｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ,ｓｕｃｈａｓｗａｖｅｌｅｎ...     

半导体激光放大器用于啁啾补偿的研究

详细分析了饱和工作状态下的行波半导体激光放大器的啁啾特性，从理论上证了实了利用其增益饱和所引起的自相位调制来对光源啁啾和光纤色散进行啁啾补偿的可行性，并且发现，对于不同脉宽的入射脉冲，光放大器均能发挥相位补偿的作用，这一特性可用来在长距离光纤传输系统中，对微弱啁光脉冲同时进行能量和相位的补偿。     

基于光纤参量环形镜的光毫米波副载波产生

提出并验证了一种基于光纤参量环形镜(OPLM)和光纤光栅(FBG)的60GHz光毫米波副载波产生方案。理论上分析了OPLM的原理特性,发现可以利用OPLM同时完成光子微波信号的高次谐波产生和抽运滤波,直接获得光毫米波副载波信号。在实验验证中,从5GHz的基频信号出发,通过调制非线性和OPLM中的四波混频和滤波过程,完成高次谐波产生和抽运分离,成功得到60GHz的光毫米波副载波信号,表现出良好的性能。     

Semiconductor Optical Amplifier (SOA)-Fiber Ring Laser for Sensor Application

A bi-directional fiber ring laser with a semiconductor optical amplifier has been developed in which a frequency difference between the counter-propagating oscillations is controlled by an introduced birefringent medium. With the material which causes the retardation change by a physical phenomenon to be measured, the laser in this study is applicable to a novel fiber sensor of which the sensing signal is obtained in a frequency domain.     

光学相位共轭与四波混频

回顾并论述了光学相位共轭及四波混频技术的发展过程，介绍了四波混频相位共轭的原理、相关的介质材料、应用前景及技术发展趋势。     

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...     

半导体光放大器增益波动的研究

详细研究了行波半导体光放大器的增益波动特性，理论模型的建立舍弃了通常采用的载流子在光放大器中沿腔长方向均匀分布的假设。分析表明，光放大器增益波动的大小与器件端面反射率、自发发射因子以及入射光功率等因素有关。理论计算与实验结果得到了较好的吻合     

有线电视系统中行波式半导体激光放大器功率特性研究

根据行波式半导体激光放大器的特点，可用输入功率的台劳级数表示放大器的输出功率，只求出级数各阶导数就可以方便地计算在多路有线电视系统中放大器引起的失真。文中出放大器的速率方程组的解，并在此基础上导出理想放大器的前三阶导数的解析表达式。