偏振态一致的时分复用系统及其测试方法研究

设计了基于法拉第旋转镜和三端口环形器偏振态一致的级联时分复用系统,其输出所有光脉冲偏振态一致,极大的提高了时分复用系统的偏振态稳定性,并对时分复用过程中时间和幅度调节误差对复用精度的影响进行了频谱分析,说明其功率密度只在基频率整数倍频点变化,进而采用频谱分析仪对时分复用过程中的时间、幅度误差进行实时检测和动态调节,对5级32倍时分复用检测。结果表明,该时分复用系统的有效位数达到了6.15 bit。     

基于SOA全光偏振调制的双信道光传输系统的仿真与分析

仿真并分析了基于半导体光放大器全光偏振调制的双信道光传输系统模型.该系统分别利用两级半导体光放大器的交叉偏振调制效应(XPolM),将两路独立的强度调制的抽运光变换到一路探测光的两个正交的偏振态上,实现双通道偏振复用的全光数据传输.首先对单个半导体光放大器的动力学过程进行了理论分析,数值计算了具有不同抽运光功率的半导体光放大器对探测光偏振态的影响,进而对双半导体光放大器偏振复用系统的调制/解调原理进行了分析,模拟仿真了双半导体光放大器的双通路偏振复用的调制及解调过程,仿真结果与实验结果相符.     

一种基于波分复用的实时光纤信道偏振补偿系统

在光纤中传输的光信号,其偏振态(SOP)会受到外界环境的影响而发生随机变化,因此在偏振复用光纤通信系统、偏振编码光纤量子密钥分发(QKD)等系统中,需要插入光纤信道偏振补偿模块对光纤中随机双折射效应引起的偏振态变化进行实时补偿,以保证相应通信系统能够正常工作。根据波分复用光纤信道偏振补偿的理论模型,实现了偏振态相互共轭的两路参考光的制备,采用集成化的偏振探测器对实时变化的偏振态进行检测。在此基础上,提出了一种可以实时补偿光纤信道偏振变化的实验系统,该系统可以应用于偏振复用的光纤通信系统中,也可应用于光纤QKD系统中。实验数据表明,所设计的实验系统可以保障QKD在5 km传输距离下连续稳定运行8 h以上,量子比特误码率为1.96%。     

激光原型装置光纤前端系统偏振稳定控制技术

 分析了激光原型装置光纤前端系统的偏振特性,针对激光原型装置光纤前端系统窄光谱、短脉冲的特点以及该原型装置对光纤前端系统输出偏振态的要求,提出了一种稳定光纤前端系统输出偏振态的新方法。采用脉冲方式偏置光纤前端系统的幅度调制器,通过光纤偏振稳定装置在线检测幅度调制器泄漏连续激光的偏振态进行自动调整,实现了光纤前端系统偏振态的自动稳偏,解决了波导幅度调制器长时间工作后消光比下降的问题。光纤前端系统长时间工作输出的稳定度达到了2.9％。     

基于强度调制/直接探测系统的偏振解复用方法

针对强度调制/直接探测(IM/DD)系统,采用一种改进型光分路器结合数字信号处理(DSP)算法,实现了一种简单有效的偏振解复用方法。仿真结果表明,在2×40Gb/s的偏振复用强度调制/直接探测(PDM-IM/DD)系统中,该方法能够较好地分离两路偏振复用信号,并且算法收敛迅速,与传统IM/DD系统相比,误码率为10-4时对应的功率灵敏度仅为-2.3dBm。     

布里渊散射谱相干检测的消偏振衰落技术

在布里渊光时域反射计（BOTDR）的相干检测系统中,为减小偏振失配对布里渊谱测量精度的影响．针对后向布里渊散射光偏振态沿光纤随机变化,而同一记录点在重复采样周期内几乎不变的特点,结合偏振分集和扩展的思想,提出了实现简单而有效的时域偏振分集技术。理论分析表明,不管布里渊散射信号光的偏振态如何随机变化,采用该技术有较稳定的信号光功率与本振光被外差接收,接收信号对偏振态随机变化不敏感。系统实际上可基本不改变原系统体系,只对本振光施以无循环反馈的简单偏振控制。在布里渊时域反射计系统巾实验对比了采用与不采用该技术的结果,表明前者的接收信号功率幅度约是后者的四分之一．抑制幅度起伏效果明显。     

基于线型卡尔曼滤波器的双偏振并行载波相位恢复算法

针对偏振复用16阶正交幅度调制(16QAM)传输系统(PDM-16QAM),基于线型卡尔曼滤波器,提出了一种计算复杂度更低、线宽容忍度更高的双偏振并行载波相位恢复算法,使用两个偏振态内环和外环的符号信息对两个偏振态同时进行相位噪声估计。仿真结果表明,在传输速率为224Gb/s传输速率下,本文算法相比于单偏振卡尔曼滤波器算法的线宽容忍度提高了7倍,由原来的400kHz提高至2800kHz。此外,相比于单偏振卡尔曼滤波器载波相位恢复算法,本文算法并行处理符号个数提升了4倍左右,有效提高了算法的实时性,但是复杂度有所降低。最后,在传输速率为224Gb/s的PDM-16QAM传输实验中对本文算法进行了验证。     

单腔双光梳拍频信号包络提取方法

对单腔双光梳拍频信号的包络提取方法进行了实验研究。在单个光纤激光器中引入具有强双折射的保偏光纤,使脉冲沿偏振正交的两个方向进行复用传输和锁模。精细调节腔内偏振态,实现了重频差在337 Hz～2.33 kHz范围内连续可调的双光梳生成。通过激光器腔外偏振态调节和偏振分束,获得了消光比分别为28.5 dB和38.2 dB的两路光频梳。两路光频梳经过异步采样后,采用所设计的包络检波电路对拍频信号的包络进行提取,与采用基于样条插值和希尔伯特变换的包络提取算法计算结果相比,所提取的包络峰值位置基本保持一致,验证了该方法的可行性。双光梳拍频信号包络提取实验研究可以快速实时提取包络形状和包络峰值位置,可进一步应用于包络信号触发和精密测距等领域。     

利用旋转波片组实现偏振变换器的两种新方法

偏振变换器作为一种重要的光学器件．以其高偏振变换精度、低成本、低插入损耗以及控制算法简单的特性在相干光纤通信和高速光纤通信领域具有十分重要的地位。提出了利用两个λ／4波片和一个λ／2波片的三波片组合实现任意偏振态变换的新方法。用改进的三维庞加莱球方法—偏振态投射平面的二维几何方法分别推导出了λ／4 λ／4 λ／2组合以及λ／2 λ／4 λ／4组合实现任意偏振态变换时每个波片的位置参量计算公式。研究结果表明：两个λ／4波片和一个λ／2波片的任意组合都可以实现任意偏振态的变换;用偏振态投射平面的几何方法处理偏振变换的相关问题比庞加莱球方法和矩阵处理方法简洁明了。研究结果为偏振变换器的设计提供了理论依据。     

偏振复用系统中解复用端的偏振控制算法

介绍了一种基于局部粒子群算法来实现偏振复用系统中的偏振控制。在偏振复用系统的接收端，该算法通过对偏振控制器相位延迟的调整，实现调整接收端光信号的偏振态，从而恢复因光纤链路的不完美性而造成改变的偏振态，达到降低误码率的目的。该方法无需目标函数，具有高可导性，从而避免了局部收敛和所附加的复位问题。实验结果表明，基于局部PSO算法的偏振控制器能够将任意输入的偏振态转换为目标线偏振态，误差控制在0．5％以内。     

Quantum key distribution on composite photons, polarization qutrits

Polarization states of a photon are the most natural degrees of freedom for encoding classical information bits. The two-dimensional space of states associated with polarization degrees of freedom of the photon is insufficient for many problems of information transfer with quantum states. We propose to use the polarization degrees of freedom of composite states of photons (polarization qutrits) for secret cryptographic key distribution.     

Efficient and compact TE-TM polarization converter built on silicon-on-insulator platform with a simple fabrication process

An efficient TE-TM polarization converter built on a silicon-on-insulator nanophotonic platform is demonstrated. The strong cross-polarization coupling effect in air-cladded photonic-wire waveguides is employed to realize the conversion. A peak TE-TM coupling efficiency of 87% (-0.6 dB insertion loss) is measured experimentally. A polarization conversion efficiency of >92% with an overall insertion loss of <-1.6 dB is obtained in a wavelength range of 40 nm. The proposed device is compact, with a total length of 44 μm and can be fabricated with one lithography and etching step.     

Polarization ofn=3-terms after electron capture by beam-foil interaction

The electron capture by protons into excitedn=3 states as function of the distance from the surface is calculated in OBK-approximation. The target electrons are treated as free electron gas bounded by a step potential. Electron loss processes are considered by weighting the density matrix with a survival probability for different capture depths. The result is used to determine the Stokes parameters of the emitted light. Comparison is made with polarization measurements of HeI (n=3) states after beam foil excitation.     

Ku波段微波单片集成电路6位数字衰减器设计

基于GaAs 0.25 μm增强/耗尽型（E/D）赝配高电子迁移率晶体管（pHEMT）工艺,研制了一款Ku波段6位数字衰减器微波单片集成电路（MMIC）。该6位数字衰减器由6个基本衰减位级联组成,可实现最大衰减量为31.5 dB、步进为0.5 dB的衰减量控制。采用简化的T型衰减结构,实现了0.5 dB和1 dB的衰减位。16 dB衰减位采用开关型衰减拓扑,在提高衰减平坦度的同时,有效降低其附加相移。测试结果表明,在12～18 GHz的频率内,数字衰减器衰减64态均方根误差（RMS）小于0.25 dB,附加相移为?0.5°～＋9.5°,插入损耗小于4.9 dB,输入输出驻波比均小于1.5∶1。芯片尺寸为3.00 mm×0.75 mm。该芯片电路具有宽频带、高衰减精度、小尺寸的特点,主要用于微波相控阵收发组件、无线通讯等领域。     

微机电光开关

对微机械光开关的特点和应用作了简要的论述 ,并对近年国外几种典型微机械光开关的结构、原理和研制方法作了简要的介绍和评述。这类新型的开关器件的主要优点是串话小 ,插入损耗小 ,消光比高 ,对波长和偏振不敏感 ,且体积小 ,造价低等 ,在光纤通信和光纤测试系统中具有广阔的应用前景     

A method of developing wavelength encoded all-optical S–R flip-flop by the uses of semiconductor optical amplifier based Mach–Zenhder interferometer and phase conjugation system

A scheme for a high-speed wavelength encoded all-optical S–R flip-flop (or a digital memory cell for storing of optical bits) based on wavelength conversion (MZI) in semiconductor optical amplifier (SOA) and phase conjugation system (PCS) is proposed. The switching action of semiconductor optical amplifier (SOA) does not give too high operational speed because of electrical pumping power. But optical phase conjugation mechanism gives us ultrahigh operational speed. So, joint use of them gives rise to a more high speed system comparatively to only SOA based switches. Here two logic states of the whole system is encoded by two wavelengths as well as frequencies, since the information in the bit is unaffected throughout the communication not having regard to the loss of light energy due to reflection, refraction polarization, etc.     

弹光调制型成像光谱偏振仪中的高精度偏振信息探测研究

提出了一种基于三弹光调制器的差频偏振调制方法, 并结合声光可调谐滤波技术构成了新型弹光调制型成像光谱偏振探测仪(photo-elastic modulator-based imaging spectro-polarimeter, PEM-ISP). 介绍了PEM-ISP及三弹光差频偏振调制方法的基本工作原理, 并从PEM-ISP的探测原理出发, 通过分析和计算PEM-ISP的Mueller矩阵, 推导出了相应的偏振测量公式; 通过仿真及实验验证了三弹光差频偏振调制方法的可行性和准确性; 最后分析了探测积分步长、采样间隔的选取对偏振测量的影响, 对入射视场角、相位延迟幅值等因素所带来的测量误差进行了初步分析. 结果表明, 1%的相位延迟量误差带来的线偏振度DoLP误差 <0.6%. 本研究为新型PEM-ISP的遥感探测以及Stokes参量的反演的进一步工程化实现提供了必要的理论依据. 关键词： 偏振调制 三弹光调制器 差频 成像光谱偏振仪     

Coherent control and polarization readout of individual excitonic states

We present measurements and simulations of coherent control and readout of the polarization in individual exciton states. The readout is accomplished by transient four-wave mixing detected by heterodyne spectral interferometry. We observe Rabi oscillations in the polarization, which show half the period of the Rabi oscillations in the population. A decrease of the oscillation amplitude with pulse area is observed, which is not accompanied by a change in the dephasing time. This suggests the transfer of the excitation to other states as the origin of the Rabi-oscillation damping. Detuning of the excitation enables the control of the polarization in phase and amplitude and is in qualitative agreement with simulations for a two-level system. Additionally, simultaneous Rabi flopping of several spatially and energetically close exciton states is demonstrated.     

Fast generation of random bits based on polarization noises in a semiconductor vertical-cavity laser

It is experimentally demonstrated that intensity fluctuations on a selected polarization in a semi-conductor vertical-cavity laser are an effective source of entropy for fast generation of random bits. The effective generation rate is shown to be from 100 Mbps to 4.5 Gbps at the discretization frequency of 100 MHz, depending on how the random bits are extracted from the polarization noise. The generated sequences of random bits are characterized by low bias and absence of correlation between bits and successfully pass main statistical randomness tests.     

基于轨道角动量的多自由度W态纠缠系统

提出了一种制备三光子纠缠W态的方案, 该方案利用携带轨道角动量为lħ的光子(其中l可取(-∞, +∞)的任意整数)可构成无穷维向量空间的特性, 采用两种类型的参量下转换, 产生轨道角动量-自旋角动量纠缠的两对光子和一对偏振纠缠光子, 通过纠缠交换制备三光子多自由度的W态, 实现三光子体系纠缠的高维度、大容量量子信息处理. 方案采用q-plate相位光学器件和单模光纤等器件制备两个不同自由度(轨道角动量与偏振)混合的W态, 并利用计算机全息相位图改进方案制备三个不同自由度(轨道角动量、线动量和偏振)混合的W态. 本方案可稳定产生两种等概率互为对称的W态, 具有高维度、强纠缠特性与抗比特丢失能力, 信息量达log₂^m+2比特(m为l的可取值个数), 有望实现可扩容量子比特的安全通信.