基于半导体光放大器非线性偏振旋转效应的全光采样

提出了一种新的基于半导体光放大器非线性偏振旋转效应的全光采样方法,利用速率方程对全光采样的理论机理进行了阐述.借助该速率方程模型对采样器的输入偏振角、偏振控制器的附加相移和偏振合束器的偏振方向等参数进行了优化设计.计算结果表明,采样器传输曲线具有较好的线性工作范围,能够实现模拟光信号的高速全光采样,且其输入泵浦光功率小于1mW.由于该全光采样的工作原理与全光波长转换类似,而目前的全光波长转换工作速率可达320Gbps,因此该全光采样的采样速率可望达到上百GS/s.     

基于半导体光放大器非线性偏振旋转效应的全光采样

提出了一种新的基于半导体光放大器非线性偏振旋转效应的全光采样方法,利用速率方程对全光采样的理论机理进行了阐述.借助该速率方程模型对采样器的输入偏振角、偏振控制器的附加相移和偏振合束器的偏振方向等参数进行了优化设计.计算结果表明,采样器传输曲线具有较好的线性工作范围,能够实现模拟光信号的高速全光采样,且其输入泵浦光功率小于1mW.由于该全光采样的工作原理与全光波长转换类似,而目前的全光波长转换工作速率可达320Gbps,因此该全光采样的采样速率可望达到上百GS/s.     

基于半导体光放大器的光单稳态触发器

为实现全光缓存中的光读写控制和光逻辑判断,提出并实验验证了一种基于半导体光放大器(SOA)双环结构的全光单稳态触发器。此触发器的稳态与非稳态激射不同的光波长,状态间静态消光比超过40 dB,切换时间仅仅为1-2个环腔周期,控制信号光波长范围大。通过减小环腔长度可进一步减小两状态之间切换时间,并可作为光缓存的控制单元。     

半导体光放大器偏振旋转效应的矩阵分析及应用

应用Mueller矩阵的极分解,对半导体光放大器(SOA)的偏振旋转效应进行了精确的实验分析.SOA的Mueller矩阵可以分解为双折射MR、偏振相关增益MD、和去偏振M△三项,其中MR决定偏振旋转(PR)的角度θ,并可由公式θ=arccos[Tr(MR)/2-1]计算.实验采用计算机控制的测量系统得到SOA的Mueller矩阵.分析结果表明,SOA的自发辐射会降低输入信号的偏振度;PR角只与输入波长成线性关系而与注入电流及输入光功率均为非线性关系.实验进一步研究了抽运探测方案中的光诱导偏振旋转(PPR)和交叉增益调制效应,发现输出光的PR角及光功率与控制光强度非线性相关,而且控制光大约为3.5 mW时即可产生正交偏振旋转.由此实现了一种光控的高速偏振开关,此开关响应时间小于300 ps,可用于Gb/s级的高速数据通信.     

1550 nm偏振不灵敏半导体光放大器的研制

研制了有源区为InGaAs张应变体材料的1.55 μm偏振不灵敏半导体光放大器(SOA).采用束传播法计算了偏离镜面垂直方向7.的埋层波导结构模式场分布,并用平面波展开法设计了多层抗反射膜,在TE模和TM模反射率同时小于10-4时膜厚允许误差为3%.对放大自发发射谱(ASE)和增益谱的分析表明,他们具有基本一致的偏振灵敏度.对一腔长800 μm的SOA在注入电流250 mA时,测量得出TE模和TM模的ASE谱偏振灵敏度小于0.5 dB,增益谱3 dB带宽为63 nm,1 550 nm处光纤到光纤增益为11.9 dB,3 dB饱和输出功率为5.6 dB,在1 570 nm处的噪声指数为7.8 dB.而一腔长1 000μm SOA耦合封装后得到的最大增益为15 dB.     

半导体光放大器的偏振调制特性研究

首先理论分析了半导体光放大器的非线性偏振调制（PolM）效应,导出了稳态条件下SOA的偏振转换矩阵。通过数值仿真,描述了包括非线性自偏振调制（SPolM）、互偏振调制（XPolM）导致的偏振态在庞加球上的变化形态。计算结果表明,SOA偏振调制效应表现为偏振旋转特性,偏振旋转的大小由入射光强和偏振态决定,旋转结果表现为输出光中的TM模分量增加,而TE模分量下降。文章同时讨论了SOA驱动电流变化对PolM效应的影响以及由其引起的电光偏振调制（IPolM）效应,并仿真得出了电流变化导致的输出光偏振态的变化轨迹。     

半导体光放大器的偏振光开关性能改进

半导体光放大器(SOA)非线性偏振旋转效应的光开关具有开关速度快、易集成等优点,其开关操作可以通过改变注入SOA中的电流而获得。这种偏振光开关的性能主要受注入光功率与控制电流的大小范围来决定。基于SOA中的偏振主态的概念,分析了非线性偏振旋转效应与控制电流的关系,并对不同功率的注入光进行了偏振旋转实验,分别实现了偏振光开关的操作。实验结果表明:随着注入光功率的增加可以提高光开关的分光比,有效改进光开关的性能。当注入光为5 dBm时,光开关的分光比与消光比均可达到30 dB。     

基于半导体光放大器的全光信号处理研究进展

本文介绍了基于半导体光放大器非线性光学特性的全光信号处理研究进展。探讨基于半导体光放大器的光波长转换,光信号再生、光逻辑门以及光信号的码型转换等全光信号处理单元。分析国内外各种全光信号处理方案,总结其特色,并对未来发展趋势以及光子集成提出了展望。     

基于半导体光放大器的组播实验研究

提出了一种基于半导体光放大器(SOA)的组播实验方案,首先利用谱展宽和谱切片得到多波长脉冲源,将其作为探测光并与信号光共同注入到SOA中,利用SOA的交叉增益调制(XGM)效应,信号光与每一个波长的脉冲光发生作用,在SOA输出端通过可调光带通滤波器(TBDF)得到每一波长的变换后信号,实现光信号的组播过程。在实验中,10 Gb/s的归零(RZ)码作为信号光,而由多波长脉冲源产生的4波长脉冲光作为探测光,在探测光波长附近分别得到了与编码信号光逻辑取"非"的信号。     

All-optical signal processing based on semiconductor optical amplifiers

In this paper,we review the recent progress in the optical signal processing based on the nonlinearity of semiconductor optical amplifiers (SOAs).The four important optical signal processing functional blocks in optical switching are presented,i.e.,optical wavelength conversion,optical regeneration,optical logic,and optical format conversion.We present a brief overview of optical wavelength conversion,and focus on various schemes to suppress the slow gain recovery of the SOA and improve the operating speed of the SOA-based optical switches.Optical regeneration including re-amplification,re-shaping and re-timing is also presented.Optical clock recovery that is essential for optical regeneration is reviewed.We also report the recent advances in optical logic and optical format conversion,respectively.After reviewing the four important optical signal processing functional blocks,the review concludes with the future research directions and photonic integration.     

基于非线性极化旋转技术的640G全光解复用

考虑超快载流子动态特性,文章通过仿真详细分析了基于半导体光放大器的非线性极化旋转效应实现640Gb/s到80Gb/s的解复用方案.结果表明:开关窗口的上升沿随时钟脉冲能量的变化不是很明显,而FWHM和下降沿则随时钟脉冲能量的增加而增加.此外,在相同条件下,当输入的时钟信号为TE模式时,输出的解复用信号具有最高的信道压制比.     

40-Gbit/s 3-input all-optical priority encoder based on cross-gain modulation in two parallel semiconductor optical amplifiers

A 3-input all-optical priority encoder is designed.Proof-of-concept experiment is performed at 40-Gbit/s based on a cross-gain modulation (XGM) in two parallel semiconductor optical amplifiers (SOAs).O...     

半导体光放大器的超快动态增益特性

提出了一种包括载流子密度脉动(CDP)、载流子加热(CH)和光谱烧孔(SHB)效应在内的半导体光放大器(SOA)的时域动态模型。利用该模型分析了半导体光放大器中的增益饱和、超快增益动态以及光脉冲在增益饱和半导体光放大器中的波形畸变,其中重点考虑了超短脉冲的情况。模拟计算表明,对于10ps量级以下的短脉冲,分析半导体光放大器的动态增益特性时,不能忽略载流子加热和光谱烧孔等带内超快非线性效应的影响。     

半导体光放大器的增益特性和偏振特性

介绍了半导体光放大器的两个重要特性:增益特性和偏振特性。增益特性中,描述了放大器中增益调制现象和增益饱和现象,并介绍了提高半导体光放大器增益的方法。偏振特性中,分析了半导体光放大器增益偏振敏感产生的原因,并列举了低偏振敏感度放大器的实现方法。最后报道了近几年才被注意的半导体光放大器相位偏振敏感特性。     

半导体光放大器对超短光脉冲频谱特性的影响

为进一步理解半导体光放大器工作的物理本质,从速率方程出发,采用分段模型数值分析了超短光脉冲经SOA后的输出频谱和由SOA产生的附加啁啾特性。结果表明：SOA引起的附加啁啾是与SOA的偏置电流、初始信号脉冲的波长、脉冲形状、峰值功率以及脉冲宽度等因素有关;对应的输出脉冲的频谱形状也与上述因素密切相关。