0.73～1.7μm超宽带微纳光纤波导全光调制器

提出了单层石墨烯包裹双锥形微纳光纤复合波导结构,构建了730~1 700nm超宽带微纳光纤波导全光调制器。通过火焰拉锥法将一根标准的通信单模光纤拉成具有双锥形的微纳光纤,在保证通光率的前提下可以极大的提升微纳光纤处的倏逝波与物质的相互作用。利用石墨烯的"超级特征",即单原子层厚度、线性色散的能带结构、超强的载流子带间跃迁及极短的弛豫时间和超宽带光与物质相互作用等,将单层石墨烯作为可饱和吸收体,包裹在双锥形微纳光纤波导的锥体上,以增强该复合波导表面倏逝波与石墨烯的相互作用。静态和动态全光调制实验中采用传统808nm低功率LD作为泵浦光,对谱宽为480~1 700nm的超连续谱探测光实现了光光调制,其泵浦光功率低于50mW,调制深度大于5.7dB,调制速率达到~4kHz。该微纳光纤波导全光调制器,在保证调制深度的情况下,用更低的泵浦功率实现了超宽带的全光调制,以简单、有效、廉价的方式兼容了当前高速光纤通信网络,打开了一扇未来对微纳超快光信号处理的大门。     

石墨烯覆盖微纳光纤复合波导全光优先吸收特性

利用二氧化碳激光器加热法,将普通单模光纤拉制成微纳光纤,用湿法转移石墨烯覆盖在微纳光纤上构成复合波导,不同波长的光通过耦合器进入复合波导,以倏逝波的形式与石墨烯相互作用,开展石墨烯优先吸收特性的研究。当短波作为泵浦光时,随着入射强度的增长,测得输出端长波信号光光谱的变化,获得了约3.5 dB的调制深度,0.62 dB·mW-1的调制效率。当长波作为泵浦光并改变入射光强时,在输出端测得作为信号光的短波透过率变化约1.9%。实验结果表明,随着任意波长泵浦光入射光强的增长,复合波导对其表现出优先吸收的特性。实验还测试了长波和短波分别经过复合波导后透过率随输入功率的变化,得出长波的透过率增加速度比短波更快,并从能带和倏逝波两方面作出了对应的理论分析。     

基于飞秒激光抽运的石墨烯包裹微光纤波导结构的级联四波混频研究

基于石墨烯的光学非线性特性和器件研究正在成为新一代微纳光子器件的一个重要方向. 采用峰值功率为kW量级的飞秒脉冲抽运和P型掺杂石墨烯薄膜包裹的微光纤所构成的复合波导结构, 在1550 nm波段成功激发并观察到级联四波混频现象. 实验 结果表明, 这种P型掺杂石墨烯包裹的微光纤复合波导具有非线性系数高、结构紧凑, 可承受高功率和超快响应的特点, 对基于该结构的级联四波混频特性的研究在基于超快光学的多波长光源、光参量放大以及全光再生等领域具有参考价值和应用意义     

基于插入损耗的光纤信号调制器

基于光纤连接的横向偏移造成的插入损耗研制了一种的新型的光纤信号光调制器。调节对接光纤的横向偏移,可以调节对接光纤间的光耦合效率,利用调制信号调制横向偏移可实现对光纤传输光信号的调制。实验中,将调制电信号放大并加载于压电陶瓷使其振荡,由此控制对接光纤的横向偏移与调制信号同步变化,实现了对下一级光纤输出端光强的调制。这种光纤信号调制器主要针对光的振幅调制,实验中获得调制度优于95%,信噪比约为20dB,带宽约为200kHz。具有价格低廉、调制度高的特点,可应用于光纤传输信号的调制及信号斩波等。     

双抽运光纤光参变放大的全光多波长变换与码型转换

利用强度调制的数据信号光作为一路抽运光,与另一路直流或者正弦强度调制抽运光组合可以在双抽运光纤光参变放大过程中实现全光多波长变换或者在全光多波长变换的同时实现码型转换.理论上,从信号增益的角度分析了波长转换与码型转换的原理.实验上演示了2.5Gb/s的非归零(NRZ)码信号的全光多波长转换与到归零(RZ)码信号的转换.多波长转换实验表明:双抽运条件下的光参变过程可以实现多波长转换并得到正、反码的输出,还同时对信号有一定的再生作用.码型转换后信号的占空比为30%,消光比也得到提高.     

高功率,红光至中红外可调谐腔内和频光学参量振荡器

本文利用高重复频率,高平均功率大模场面积飞秒光纤激光器作为同步抽运源,抽运以多周期极化掺氧化镁铌酸锂为非线性晶体的单共振光学参量振荡器,获得了高功率可调谐红光至中红外光,信号光调谐范围为1450—2200 nm,闲频光调谐范围为2250—4000 nm,在2 W的抽运功率下,信号光输出波长为1502 nm时获得最大输出功率374 mW,转换效率为18.7%,脉冲宽度为144 fs,此时中红外输出中心波长为3.4μm,平均功率为166 mW.再利用BBO晶体对信号光进行腔内和频,获得和频光输出波长调谐范围为610—668 nm,在4.1 W抽运的情况下,最高平均功率为615 nm处的694 mW,转换效率达16.9%.     

同带抽运高效率光纤放大器

以光纤光栅为谐振腔搭建了波长为1020 nm的光纤激光器,并通过两级级联放大获得了590 mW的最大输出功率. 利用获得的波长为1020 nm的激光进行了波长为1064 nm种子光同带抽运放大,实验研究了不同增益光纤长度时放大器的输出功率和转换效率. 当增益光纤长度为8.5 m时,放大器最大输出功率为385 mW,斜率效率为81%. 进行了波长为976 nm的半导体激光器直接抽运波长为1064 nm种子光的实验. 在增益光纤长度最优时,其斜率效率为56.4%. 实验结果表明,同带抽运方式比传统抽运方式具有更高的转换效率. 研究结果可为波长为1020 nm的激光高功率放大和波长为1064 nm的光纤激光高功率同带抽运放大提供一定的参考. 关键词： 同带抽运 光纤放大器 斜率效率     

基于高非线性光子晶体光纤Sagnac环形镜的全光开关

设计了一种新颖的、低开关功率的全光开关. 将高非线性光子晶体光纤和双向抽运掺饵光纤放大器引入Sagnac环形镜内，破坏了环形镜的对称性，利用交叉相位调制作用使反向传输的两路信号光产生非线性相移，从而实现开关效应. 理论分析表明：开关功率与放大器的增益倍数和光子晶体光纤非线性系数的积成反比，在实验中所得开关功率约40 mW，消光比约为15.9 dB，并且信号光透过率随脉冲控制光峰值功率呈余弦变化，实验结果与理论分析相吻合. 关键词： 全光开关 高非线性光子晶体光纤 环形镜 交叉相位调制     

覆石墨烯微纳光纤双折射与电光调控特性

石墨烯具有特殊的二维柔性结构,可调控费米能级特性和优异的光学、电学性能。利用有限元法,对覆石墨烯微纳光纤光场调控进行理论分析,通过改变石墨烯与缓冲层结构覆微纳光纤的角度,破坏光纤的对称性结构,使光纤具有双折射特性,双折射度大小与石墨烯覆盖角度有关;通过外加电压的方法改变石墨烯的化学势,可对光纤进行开关调控,由此设计出一种包覆石墨烯的微纳光纤电吸收型调制器并进行性能分析。通过数值分析可发现当覆盖光纤角度为270°时,1550nm处双折射度可达1.23×10-3;电吸收调制器工作在1550nm时,器件长度为18μm,消光比为7dB,3dB带宽可达到927 MHz,插入损耗为0.58dB。     

飞秒脉冲抽运掺镱微结构光纤产生超连续谱的实验研究

本文利用钛蓝宝石飞秒激光器抽运自制的掺镱微结构光纤,对微结构光纤中的非线性效应及超连续谱产生机理进行了实验研究.研究发现,当抽运光偏离Yb~(3+)吸收最高峰85 nm时,仍具有较高的发光效率.在飞秒脉冲抽运下,位于反常色散区的发射光首先被位于正常色散区的抽运光激发、放大并俘获,然后演化为超短脉冲,随后在微结构光纤中产生非线性效应.微结构光纤1发射光位于零色散波长附近,产生基阶孤子并在拉曼作用下红移,微结构光纤2发射光位于距离零色散波长较远的反常色散区,产生高阶孤子分裂效应形成超连续谱,但是1380 nm处的OH-吸收限制了超连续谱的进一步展宽.忽略抽运光耦合效率、微结构光纤损耗等因素的影响,输出光谱中超连续谱的产生效率最高可以达到98%以上,意味着几乎所有的残余抽运光和发射光均展宽为超连续谱.在0.50 m长的微结构光纤中,获得了较高的波长转换效率和较宽的超连续谱.通过拉锥处理,零色散波长发生蓝移,最终产生的超连续谱相在短波处范围展宽,而在长波处范围缩短.因此利用钛蓝宝石飞秒激光器抽运Yb~(3+)掺杂微结构光纤,可以获得可调谐的超连续谱.     

Ultrafast GaN/AlN modulator based on quantum dot for terabit all-optical communication

An ultrafast all-optical modulator based on spherical quantum dot using electromagnetically induced transparency (EIT) technique in GaN/AlN structure, associated with inter-sublevel transitions, is proposed and analyzed. The aim of this paper is to modify and enhance the main parameters of an all-optical modulator such as, power consumption, modulation depth, maximum bit-rate and band-width. To realize these points, we have proposed a suitable quantum dot structure based on EIT in a strained GaN/AlN, with an internal barrier. Simulations show this barrier enhances the dot optical properties, such as dipole matrix element, linear susceptibility, and hence absorption coefficient, reducing the power consumption and increasing the modulation depth. Furthermore, using control signal in EIT process, carriers are driven from an upper state to a lower state from where they rapidly decay to the ground state increasing the modulation bit-rate and band-width.     

Study on all-optical switching characteristics of ethyl orange-doped polymer film

The all-optical switching polymer thin films with azobenzene dye ethyl orange as the guest material and polyvinyl alcohol (PVA) as the host material were prepared by adulteration and spin-coating methods. The all-optical switching characteristics of the samples were measured at different intensities and modulation frequencies of the pump beam (532 nm, CW); the influence of doping concentration on the all-optical switching effect of the films was studied. It is shown that, under room temperature conditions and with a low pump power of 6 mW, the all-optical switch has a response time of about 2 ms and a modulation depth of 45%, and the maximal modulation depth reaches 90%. In addition, it is found that samples with higher doping concentration show a stronger all-optical switching effect but a larger background signal, and good switching performance is obtained by choosing the doping concentrations from 0.8% to 2% of the sample.     

Femtosecond pump and probe measurement of all-optical modulation based on intersubband transition in n-doped quantum wells

An all-optical modulation of interband-resonant light (near-infrared signal light: 800 nm) by intersubband-resonant light (mid-infrared control light: 4–7 μm) in n-doped AlGaAs/GaAs multiple quantum wells is investigated by two-color femtosecond pump–probe experiments at room temperature. The modulation of the near-infrared signal light with an ultrafast recovery as short as 1 ps is successfully observed when the quantum wells are pumped by the mid-infrared control light pulse (4 fJ/μm²). The dependence of the modulation depth on the wavelength of the control light is also measured, which is shown to be consistent with the intersubband absorption spectrum of the quantum wells. The results indicate that the utilization of the intersubband transition is promising for the ultrafast all-optical modulation and switching.     

OOK-to-QPSK modulation-format conversion based on two gain-transparent SOAs

In this paper, the system scheme of on–off keying (OOK) to quadrature phase-shift keying (QPSK) format conversion is proposed, which is based on two gain-transparent semiconductor optical amplifiers (GT-SOA). GT-SOA is used as a simple all-optical phase modulator, which is no effects of cross gain modulation and four-wave mixing existing in conventional SOA. The assistant light is used to speed up the SOA carrier recovery time. The principles of OOK to QPSK format conversion are expounded. The influences of the assistant light power and signal light power on the conversions are numerically analyzed. The OOK signal can still be exactly converted to the QPSK signal with the power of OOK signal being changed within a certain range.     

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     

外调制激光器输出功率高精度控制技术研究

为了研究高速1550 nm微波光纤链路的高精度外调制特性,针对多量子阱分布反馈激光器的物理模型讨论了输出功率、阈值电流与温度的依赖关系,建立了相应的恒温恒功率控制电路,使激光器输出功率稳定在±0.005 dB以内,调制输出3 dB谱宽为0.5 nm,边模平坦,边模抑制比大于30 dB。另外设计了自动增益控制电路和附加相位调制电路,对外调制阶段的光功率进行控制。实验结果表明,采用1550 nm激光器及上述控制电路构成相应的外调制微波光纤链路系统,可有效地提高光发射模块输出光功率的稳定性,克服了直接调制带来的光谱展宽和消光比不稳定的缺点,实现了微波信号的高线性低失真传输。