谐振腔马赫-曾德尔干涉集成光波导陀螺

研究了光学环形腔中的单方向传输光在光学谐振腔中传输的情况，在系统旋转角速率变化时光束会产生频移，在此基础上，设计出一种具有谐振腔马赫-曾德尔干涉集成光波导陀螺结构，可以方便地检测出系统旋转角速率与方向，其检测精度与光波导谐振腔的品质无关。和萨尼亚克集成光波导陀螺相比较，性能价格比有进一步提高的潜力。     

单环和双环微环谐振腔应用于马赫-曾德尔干涉仪滤波器的特性分析

将微环谐振腔应用于普通马赫-曾德尔干涉仪滤波器中,构成一种新型滤波器,用信号流程图法推导了其输出端传递函数,并对其输出结果进行了模拟.结果表明:该滤波器能输出透过率近似平顶和平底的矩形方波,自由光谱范围达111GHz,消光比达10.2dB.和普通的马赫-曾德尔干涉仪滤波器相比,自由光谱范围、消光比、精细度都显著提高.改变微环谐振腔和马赫-曾德尔干涉仪滤波器的组合方式,得到更多的输出波形.讨论了各项参量对器件输出性能的影响.     

基于光纤谐振腔的新型马赫-曾德尔干涉仪型波长交错滤波器

为改善全光纤波长交错滤波器(Interleaver)的输出特性,提出了一种将带自反馈光纤谐振腔的2×2光纤耦合器作为马赫-曾德尔干涉仪(MZI)输出端耦合器的新型全光纤MZI-Interleaver,推导了该器件的输出表达式,并进行了数值模拟分析.分析结果表明:改进后的MZI-Interleaver透射波形更加接近于方波,阻带抑制和过渡带滚降特性明显加强;与传统的光纤谐振腔辅助MZI-Interleaver相比,在考虑传输损耗的情况下,改进后的MZI-Interleaver相干涉的两束光信号不存在幅度差异,因此降低了传输损耗对全光纤MZI-Interleaver消光特性的影响.     

集成马赫-曾德尔热光耦合器的可调谐振环优化设计

根据耦合模理论,推导出可调谐光波导谐振环的光强和相位传递函数的表达式,并分析了可调谐谐振环的传输特性.结果表明,谐振环中集成的马赫-曾德尔耦合器的参量设定和调谐方式直接影响谐振环的谐振频率移动范围和调制功率.通过改变耦合器参量对谐振环进行优化设计,在中心波长为1550 am附近,谐振环半径2 cm,传输损耗0.08 dB/cm的情况下,实现了清晰度和最佳谐振深度的调谐,谐振频率的移动范围低于0.027 GHz,降低了谐振环对频率调制器的调频要求,同时降低了耦合器的调制功率.     

一种级联马赫-曾德尔滤波器设计的新方法

级联马赫—曾德尔干涉仪滤波器可实现平顶化的滤波器频谱响应,但是利用传统的传输矩阵法。并不能方便地得到级联马赫—曾德尔干涉仪滤波器中各耦合器的耦合系数。将级联马赫—曾德尔干涉仪滤波器与数字信号处理中的有限脉冲响应滤波器进行了类比,并将数字滤波器的设计方法引入到级联马赫—曾德尔干涉仪滤波器的设计中,将滤波器的传输函数表示成为各耦合器耦合系数的显式函数,同时利用遗传算法,计算了对于给定的滤波器频谱响应,级联马赫—曾德尔干涉仪光滤波器中各耦合器的耦合系数。通过实例证明了利用数字滤波器的设计方法及遗传算法设计级联马赫—曾德尔干涉仪光滤波器,不仅可以得到理想的结果,而且可以提高光滤波器的设计效率。     

多模干涉马赫曾德尔光开关模型

根据N×N多模干涉耦合器的基本原理 ,确定了多模干涉耦合器的结构参数。通过分析多模干涉耦合器的输入光场与其映像间的相位关系 ,提出了模传输矩阵的分析方法 ,并用此方法分析了N×N普通干涉多模干涉耦合器、N×N相移器以及N×N普通干涉多模干涉马赫 曾德尔光开关 ,得到了它们的模场传输方程 ,分析了光开关在光场从任一输入端输入 ,从任一输出端输出时开关的驱动条件。用上面的方法分析了 4× 4光开关的结构及驱动条件     

应用马赫-曾德尔调制器的光微波链路建模

在考虑马赫-曾德尔调制器(MZM)的消光比、双臂驱动不平衡度等非理想特性参量对其进行细致的理论建模的基础上,建立了包括光源、双臂驱动马赫-曾德尔调制器、光传输模块、光电探测器的基本光微波链路模型,并得到双边带调制(DSB)和单边带调制(SSB)链路的全阶解析响应结果,着重分析不同调制方式下马赫-曾德尔调制器对光微波链路幅度和相位(延时)性能的影响。理论计算和数值仿真结果表明,对双边带调制链路,消光比和双臂驱动不平衡度影响链路的幅频特性而不影响相位特性,对单边带调制链路,二者同时影响链路的幅频和相频特性。理论模型和数值结果可为使用马赫-曾德尔调制器的光微波系统如光纤无线电(RoF)和光控微波波束形成网络等提供定性和定量性能分析的基础。     

马赫-曾德尔干涉仪消光比和单通道光开关

对马赫-曾德尔(M—Z)干涉仪的滤光消光比特性进行了研究，提出了一种在其一端加上光纤全反镜的方法，大大改善了马赫一曾德尔干涉仪的输出谱特性，由此提出并设计了一种单通道光开关，实验得到了约37．4dB的开关动态范围。     

高消光比双通马赫-曾德尔干涉仪梳状滤波器

提出了一种新颖结构的高消光比双通马赫-曾德尔干涉仪梳状滤波器，将常规单通马赫-曾德尔干涉仪的两个输出端与光隔离器连接，构成一个双通马赫-曾德尔干涉仪梳妆滤波器，对滤波器的输出特性进行了理论分析和实验研究。数值模拟表明，与常规的单通马赫-曾德尔干涉仪相比，在相同参量的情况下该双通马赫-曾德尔干涉仪梳妆滤器的消光比得到了大大改善，消光比的提高取决于干涉仪的臂长差，当干涉仪的臂长差为0．7366mm时，消光比提高了20dB。实验结果表明，双通马赫-曾德尔干涉仪梳妆滤器的消光比为25．8dB，消光比提高了13dB。     

马赫-曾德尔光纤干涉仪型梳状滤波器优化计算

提出了一种具有方波形输出谱的级联马赫-曾德尔光纤干涉仪型梳状滤波器的优化计算方法。利用传输矩阵法将级联马赫-曾德尔光纤干涉仪的输出光谱表示为显式函数，采用独特的递推方法将理想的梳状滤波器的方波型输出函数展开，当这2个函数的系数对比时，有时候没有精确解，此时利用Matlab，通过特别的优化计算，可以得到级联马赫-曾德尔光纤干涉仪的近似结构参数，使其输出谱近似为方波。设计实例表明：此种优化计算方法非常方便、灵活和有效。     

级联马赫-曾德尔干涉仪型不等带宽交错滤波器的设计

为了在10Gb/s+40Gb/s混合系统中提高光学奇偶交错滤波器的带宽利用率,提出了基于两级级联马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的全光纤型不等带宽光学交错滤波器的设计方案。通过对耦合器分光比、干涉仪臂长差等结构参量的选择,详细分析了两级级联MZI的不等带宽交错滤波器的传输特性,并选取了理论优化计算的一组数据进行实验。数值分析和实验结果表明,该器件将50GHz的输入信号分离成信道间隔为100GHz的奇偶两路输出信号,其中在3dB处,奇数信道带宽大于30GHz用于10Gb/s传输,偶数信道带宽大于60GHz用于40Gb/s传输。该滤波器较传统的等带宽交错滤波器有更高的带宽利用率,在10Gb/s向10Gb/s+40Gb/s升级过程中作为复用/解复用器具有很大优势。     

环形谐振器辅助马赫-曾德尔干涉仪型波长交错滤波器的研究

将环形谐振器与马赫-曾德尔干涉仪相结合,利用谐振器反馈回路引入的相位调节效应,选择合适的谐振器耦合角,设计出一种具有最大平坦滤波响应的环形谐振器辅助马赫-曾德尔干涉型波长交错滤波器.与普通马赫-曾德尔干涉型波长交错滤波器相比,不仅阻带抑制(>38dB)和过渡带滚降特性明显加强,而且在通带中心15 GHz范围,将色散降低到±10 ps/nm以内,从而可以有效避免对传输信号造成失真.在此基础上,进一步研究环周长(Lr)与马赫-曾德尔干涉臂长差(△L)之间的关系,指出波长交错滤波器奇偶输出端口的带宽分配比直接决定于Lr/△L,当调整Lr/△L=1/2,可以实现具有1;2非对称带宽分配特性的新型波长交错滤波器,为10 Gb/s向10 Gb/s 40 Gb/s系统升级提供一种简单、灵活的方式.     

基于微环谐振器阵列与马赫-曾德尔干涉仪的反射型滤波器性能分析

理论分析了一种将微环谐振器阵列与马赫-曾德尔干涉仪(MZI)相结合实现的反射型滤波器结构。将此结构类比为两类四端口网络级联模型,利用传输矩阵法推导出其通用函数形式,并给出单环及三环结构下的能量反射系数具体公式。通过传输函数矩阵模拟计算了取不同耦合系数值情况下的反射谱形变化,给出了原因分析及讨论。并模拟了引入传输损耗对三环结构谐振峰反射率的影响。数值结果表明:适当选取直波导与微型环以及微型环间耦合系数幅值时,此结构能够作为反射型滤波器件应用于密集波分复用(DWDM)系统,也可实现激光器反射镜面的功能;由于传输损耗增加而引起的谐振峰反射率下降程度依赖于所选取的耦合系数值。     

马赫-曾德尔型相移矢量剪切干涉仪

为了实现对激光波面的等光程测试,设计了一个新颖的相移矢量剪切干涉仪。该干涉仪以马赫曾德尔结构为基础,为等光程干涉仪。通过在相干的两路光束中分别插入楔角方向正交放置的楔板实现矢量剪切;其中一块楔板分成两块(平板部分和楔板部分),楔板部分沿平板部分的表面移动,通过改变光程差来实现相移,2π相移所需的移动距离为几毫米的量级,该相移方法在相移精度控制上比较简单。文中还对楔板引入的横向剪切误差和相移误差进行了分析,最后给出了实验所得的一组相移干涉图。     

光纤环对非平衡马赫曾德尔干涉仪型波长交错滤波器性能的改善

波长交错滤波器是一种类似于梳状滤波器的无源光子器件，在密集波分复用系统中可以起到复用和解复用器件的作用。如果将一光纤圈加入光纤溶锥型非平衡马赫－曾德尔干涉仪型波长交错滤波器系统中，它的滤波性能将有所改善。改进后的梳状滤波器的透射率形态近似于方波，讨论了新系统的结构和参数选取。     

用于光纤无线通讯的微环相位辅助型马赫-曾德尔调制器

针对光纤无线通信(ROF)系统对光强调制器线性度的特殊要求,设计了一种新型的集成光学器件——微环相位辅助型马赫-曾德尔调制器(RPAMZM)。将一个微环谐振器和一个相位调制器分别加载到马赫-曾德尔调制器的两臂,可以补偿普通马赫-曾德尔调制器的亚线性,得到线性度良好的响应特性。建立了该种器件的理论分析模型,计算了不同条件下的传输特性和无毛刺动态范围(SFDR)。分析结果表明,在不计损耗的情况下,器件的非线性主要来源于传输函数泰勒展式的三次项,通过控制透射系数,可以使该项等于零,无毛刺动态范围获得19.68 dB的提高;在损耗存在的情况下,通过控制透射系数和偏压因子,可以同时抑制掉二次和三次这两个主要的非线性项,无毛刺动态范围获得15.74 dB的相对改善。     

基于马赫-曾德尔干涉仪的单个光子操控

分别利用空间和光纤马赫—曾德尔干涉仪对空间和光纤传输中的单个光子的干涉现象进行了研究,干涉对比度可达到90％以上,实现了空间和光纤中的单个光子的路由操控。实验采用脉冲调制加衰减的方法产生单个光子,获得了每个脉冲中只包含0．1个光子的准单光子源。通过改变压电换能器的电压控制马赫—曾德尔干涉仪的单个光子在两个输出端的选择,实现了光子在节点上的路由。采用同步符合检测技术,利用重复频率为1kHz,脉冲宽度为100ns的同步信号对输出信号进行符合,实现了量子效率高于70％,暗计数小于0．2s^-1的单光子高灵敏度检测,观测到了单个光子在相位操控下出射到两个输出端的有序分配现象。验证了基于马赫—曾德尔干涉仪的单个光子路由操控实现的可能性。     

基于马赫-曾德尔干涉仪的光纤扭转传感器

提出一种基于马赫-曾德尔干涉仪的扭转传感器,通过实验进行了验证。干涉仪采用无芯光纤-七芯光纤-无芯光纤的结构,当七芯光纤发生扭转时,中心纤芯和外部纤芯的相位差发生变化,使得其透射光谱随之改变。实验结果表明,随着七芯光纤扭转角度的增加,输出光谱的下陷峰向短波长方向偏移,其传感敏感度为0.33nm/(°),角度最小测量精度为0.15°。所提光纤传感器具有成本低、构造简单、制作简便的优点,可以应用于涉及扭转、旋转等的角度测量领域。     

全光纤马赫-曾德尔干涉仪的测温实验

阐述了全光纤马赫-曾德尔干涉仪的测温原理,并在20~40℃对测温系统进行了标定.利用Matlab数字图像处理技术对温度干涉条纹图像进行处理,设计了计算条纹移动数目的程序.通过测温实验对条纹记数程序进行了检验,有较好的准确度.     

基于摆钟原理的马赫-曾德尔流量传感器

提出一种基于光纤锥级联纤芯失配结构的马赫-曾德尔干涉流量传感器。在拉绳表面紧密粘贴传感器,其底端悬挂圆形靶片,靶片放置于管道内部;当流体流过管道,引起靶片发生横向移动,传感器受到靶片轴向拉力作用,导致透射谱发生变化;通过监测干涉谱能量和波长变化实现外界物理量的测量。实验结果表明,当流量在0.329~0.847L/s范围内变化时,响应灵敏度为-0.472d B/(L/s),线性度为0.993。所提传感器制作简单、灵敏度高,具有较好的应用前景。