等幅均匀复用OTDM信号的单路和群路时钟提取

提出了针对等幅均匀复用的光时分复用信号进行全光时钟提取的一种新方案,理论上分析了该方案的可行性,并给出了各次谐波时钟频率分量大小的表达式.实验上利用该方案成功地从等幅均匀复用的8×2.5 GHz信号中提取出了2.5 GHz单路时钟和20 GHz群路时钟光脉冲.此技术可应用于高速OTDM信号的时钟提取.     

基于半导体激光器注入锁定的全光时钟提取

提出并分析验证了一种基于半导体激光器注入锁定实现的全光时钟提取方案。方案中,借助半导体激光器的注入锁定过程,可以将光归零(RZ)码信号中的载波和一个时钟分量依次锁定两个半导体激光器获得光场的锁相输出,通过输出分量的叠加,得到所需的同步时钟信号。实验中,采用两个分布反馈(DFB)型半导体激光器,成功地获得了10 Gb/s光RZ码信号的时钟信号。这一方案在注入功率的动态范围、可调谐性、信号波长稳定性要求等方面都表现出了很好的灵活性,并具有可集成潜力,是一种实用性很强的新方法。     

基于半导体激光器注入锁定的全光时钟提取EI北大核心CSCD

提出并分析验证了一种基于半导体激光器注入锁定实现的全光时钟提取方案。方案中,借助半导体激光器的注入锁定过程,可以将光归零(RZ)码信号中的载波和一个时钟分量依次锁定两个半导体激光器获得光场的锁相输出,通过输出分量的叠加,得到所需的同步时钟信号。实验中,采用两个分布反馈(DFB)型半导体激光器,成功地获得了10 Gb/s光RZ码信号的时钟信号。这一方案在注入功率的动态范围、可调谐性、信号波长稳定性要求等方面都表现出了很好的灵活性,并具有可集成潜力,是一种实用性很强的新方法。     

SA/PMMA的可擦除光存储特性研究

用在聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）中掺杂邻羟基亚甲基苯胺（SA）样品，实现了可见光区域的可擦除光存储。以Ar^ 激光488.0nm线为写入光，He-Ne激光632.8nm线为读出光，研究了光栅生长的动力学过程。在写入和擦除过程中，均观察到了衍射信号随时间先增强后减弱的趋势。探讨了写入光和擦除光功率对衍射信号的影响，依据相干光调制形成相位光栅和光异构产生压力梯度引起分子扩散的光物理过程对光存储机制进行了探讨。     

擦除光对铁电液晶光调制器光电响应特性的作用

针对以金属铝作反射介质的铁电液晶光寻址空间光调制器,提出了一类光-光等效电路模型,达到拓展电路模型到调制器光电响应特性研究的目的.擦除光对光电响应特性影响的模拟结果表明,擦除光能极大加快信息的擦除速度,帧速2.2 kHz,写入光强10 mW/cm2时,取擦除光强为10 mW/cm2,恰能将信息擦除.擦除光能有效抑制调制器的非期望输出光功率和调节器件的光电响应速度；对应于无擦除光注入的情况,注入1 mW/cm2擦出光使非期望输出光功率下降77%,响应速度减慢9%.通过设计肖特基势垒高度,擦除光可实现对读出光的开关和灰度调制等功能.给出了实现灰度调制功能的实例.由该模型得到的仿真实验结果在趋势与量级上均与有关文献的实测结果一致.     

含螺噁嗪光致变色薄膜的全光开关特性

采用旋涂法和滴涂法制备了含螺噁嗪光致变色分子的不同基质薄膜,并将其应用于全光开关实验中.分别对含有螺噁嗪的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜和二氧化硅薄膜的光致变色特性进行了吸收光谱的比对研究,结果表明:螺噁嗪/聚甲基丙烯酸甲酯薄膜经过多个开关周期后透射信号强度明显衰减;螺噁嗪/二氧化硅薄膜透射信号强度保持不变,具有更为优异的光学可逆性,更适合于作全光开关.在全息光开关实验中,选用螺噁嗪/二氧化硅薄膜,采用光擦除和热擦除两种方法研究了它的输出光信号衰减动力学特性,发现光擦除具有更短的响应时间.基于光擦除法研究激发光功率为5mW、10mW、25mW时的光开关特性,发现当激发光为10mW时,光栅对比度、衍射信号强度和开关对比度等特性最佳.     

10 GHz全光帧时钟提取的理论和实验研究

提出了一种新型的10 GHz全光帧时钟提取的提取方案。采用低精细度的法布里-珀罗(F-P)滤波器直接提出帧时钟,保证帧时钟的快速建立和快速消失。利用半导体光放大器(SOA)的自增益调制效应(SGM)对法布里-珀罗滤波器提取的帧时钟进行整形,降低帧时钟的幅度噪声。并推导了法布里-珀罗滤波器的精细度和半导体光放大器的自增益调制效应对帧时钟建立时间、消失时间的影响。通过理论分析表明,利用半导体光放大器的自增益调制效应可以降低帧时钟的幅度噪声并加快帧时钟建立速度。实验中,用上述方案对10.075 GHz的帧信号进行了全光帧时钟提取,得到了建立时间为8个信号周期,消失时间为22个信号周期,抖动为2.35 ps的帧时钟信号。     

非等幅OTDM信号的全光时钟提取

理论上推导了非等幅均匀复用的OTDM信号中时钟分量与各路脉冲幅度的关系式,并分别从频域和时域的角度给出了利用以半导体光放大器（SOA）作为调制器的锁模光纤激光器进行时钟提取的物理机制,对时钟提取的物理过程给出了形象解释.实验上通过利用锁模光纤激光器成功地从非等幅均匀复用的8×2.5 GHz OTDM信号中提取了2.5 GHz单路时钟和20 GHz群路时钟光脉冲.利用该方案提取的时钟脉冲稳定性好,对偏振态不敏感,是较理想的时钟源.此技术可用于高速OTDM信号的时钟提取.     

基于FPGA的高速光幕同步系统设计与实现

常规光幕实现发射器和接收器双方信号的同步需要专用同步电缆来完成。针对这一缺点,提出了一种新的高速光幕同步方法,即在发射器的每个循环周期的第一通道发射光脉冲之前增加一个作为帧同步码的光脉冲段,接收端通过判断帧同步码的方式实现收发信号同步,这样便不再需要专用同步电缆,有效地节省了光幕同步系统成本。进一步地,采用新提出的高速光幕同步方法,基于FPGA技术,设计并实现了高速光幕同步系统的总体方案,硬件制作了可应用于高速运动物体的实时到位检测的高速光幕检测装置。实际工程应用表明,采用此方法的高速光幕检测装置,成本低,工作稳定可靠,捕捉与同步性能优良。     

基于SOA-DI结构的OTDM分组网分组头提取技术

提出了一种基于SOA-DI结构在OTDM网中光分组信头提取的方案,该方案利用半导体光放大器（SOA）的增益饱和效应,通过DI结构干涉实现了2.5Gbit/s 全光信头和40Gbit/s净荷数据的OTDM光分组包信头提取,提取的光分组信头消光比可达16dB以上.给出了理论模型并进行了数值仿真,从理论上对输入脉冲能量和脉宽、SOA的饱和能量、SOA载流子寿命、SOA小信号增益以及DI干涉时延差等重要参量对光分组包信头提取质量的影响做了分析.该方案结构简单,易于集成.     

高双折射光纤环镜改善40 GHz光时钟消光比的研究

时钟信号的好坏在同步、解复用和光判决中起着决定性的作用,双折射光纤环镜具有灵活可调的滤波特性,光时钟信号通过双折射环形镜可以使其消光比得到改善,从而提高时钟信号的质量。为此提出了利用高双折射光纤环形镜提高光时钟信号消光比的方案,数值上模拟了环形镜透射谱随双折射器件偏振延时量(Δt)、偏振控制器快慢轴角度以及偏振控制器所引入光程差的变化而变化的情况,并理论分析了消光比不理想的时钟信号经过环形镜后的光谱形式。用法布里-珀罗滤波器提取的40 GHz时钟信号进行实验,时钟经过环形镜后消光比改善了13 dB,实验结果和理论模拟得到了很好的匹配。     

光参量啁啾脉冲放大中时间同步抖动对增益稳定性的影响

 在考虑了光参量啁啾脉冲放大中的脉冲波形、相位失配和时间同步抖动情况下，给出了计算光参量啁啾脉冲放大增益特性更为完善的三波耦合理论模型。并在1 ns的时间同步抖动情况下，对比分析了光参量放大在小信号放大及饱和放大时的增益稳定性。光参量放大的时间同步抖动对增益影响非常大,使放大信号光脉冲的增益光谱发生了明显的偏移，波形不对称和整个增益降低；并且信号光光谱越宽，光参量放大间的时间同步抖动对其增益影响越严重；但随着参量放大增益饱和的出现和加深，信号光和抽运光之间的同步时间抖动对放大信号光的输出强度影响减弱，即在饱和放大处可以获得更稳定的放大信号光输出。     

短脉冲光在光伏光折变晶体中写入和擦除光折变光栅理论研究

利用GC Valley的准连续光(Quasi-cw)近似模型,研究了短脉冲激光(纳秒ns量级)在光伏光折变材料LiNbO3晶体中写入和擦除光折变光栅的过程,给出了空间电荷场随时间变化的表达式.理论研究表明,空间电荷场的形成和擦除与两个时间参量有关,在考虑或者不考虑光生伏打效应两种情况下,这两个参量随擦除光强的变化有基本相同的变化规律,光栅的写入和擦除有相同的结果.同样,擦除一个光栅所需的光能量在两种情况下也有相同的结果.因此,在短脉冲光入射光折变晶体材料情况下,考虑光生伏打效应与不考虑光伏效应,对短脉冲光在光折变LiNbO3晶体中写入和擦除光栅基本没有影响.     

基于光注入Fabry-Perot半导体激光器实现同步全光分路时钟提取与波长转换

提出了一种利用Fabry-Perot（FP）半导体激光器同步提取波长转换的分路光时钟的新方法,并对该方法进行了数值模拟和实验验证.光注入半导体激光器会产生非线性单周期振荡特性,利用交叉增益调制效应及对单周期振荡的微波锁频效应,可从光时分复用信号中提取出波长转换的分路光时钟.采用一个FP半导体激光器作为全光分路时钟提取及波长转换器,数值模拟实现了从波长为1555 nm、速率为2×20 Gb/s的光时分复用信号中提取出波长转换为1550 nm、重复频率为20 GHz的分路光时钟,实验完成了从波长为155024 nm、重复频率为1236 GHz光脉冲信号中提取出相位噪声为-105 dBc/Hz的波长为154591 nm、重复频率618 GHz的分频光时钟.此外还详细研究了注入光功率、波长失谐、FP激光器偏置电流及纵模选择对光时钟提取的影响,实验结果和数值模拟结果符合.该方法在光时分复用混合波分复用通信系统中实现全光解复用及波长路由有着重要的应用价值. 关键词： 波长转换 时钟提取 光注入 非线性动力学     

Ce:KNSBN晶体中光擦除双光束耦合放大系数的温度特性

用耦合波方程和带导模型建立了光擦除双光束耦合的理论.引入了信号光放大系数定义并研究了其温度特性.实验发现,当晶体温度从320K提高到370K时,在波长为632.8nm的光束情况下,Ce:KNSBN晶体中信号光的放大系数提高1.7倍.实验结果和理论分析定性符合.通过改变晶体温度可提高放大系数.     

基于同步载波提取的光纤传感器相位生成载波解调方法

利用3×3耦合器和法拉第旋转镜等光学元件,构造了一个基于迈克尔逊干涉系统的光纤振动传感器.使用外调制的方法对传输光进行相位生成载波调制,并将该光纤振动传感器应用于长距离的安全监测中.通过对该传感器的干涉输出信号进行贝塞尔展开分析,发现干涉输出信号中含有与外调制所使用的载波频率相同的信号成分.因此,使用一个中心频率为载波频率且通带很窄的带通滤波器,可以同步地提取载波信号.同步提取的载波信号用于干涉输出信号的相位生成载波被动零差解调,可以得到作用于光纤振动传感器上的外界振动信号.本文提出了从输出信号中同步提取载波的方法,通过理论推导得出了该方法的可行性,并且通过软件仿真和实验验证了该理论的正确性.文中还对提取的载波受低频信号干扰,造成其幅度不稳定的现象进行分析并提出了解决方法.研究表明,同步载波提取法适用于相位调制器与干涉信号输出端距离较远,相位生成载波解调需要的同源载波获取较困难的情况.     

CCD探测器在可擦除光存储实验中的应用

本文利用ＣＣＤ作为光探测器采集和测量可擦除光存储实验中连续变化的衍射信号,对用ＣＣＤ进行实时动态信号的测量原理和特点做了探讨,并设计了一套ＣＣＤ探测装置用于采集、显示和分析甲基红偶氮染料掺杂的聚乙烯醇（ＭＲ／ＰＶＡ）和酸化甲基红偶氮染料掺杂的聚乙烯醇（ＡＭＲ／ＰＶＡ）薄膜材料的光存储数据该装置操作简单,结果直观,具有较高的测量速度和测量精度,适于动态光信号测量。     

铁电液晶光寻址空间光调制器性能分析

针对氢化非晶硅/铝/铁电液晶结构的光寻址空间光调制器（OASLM）,依据其等效电路模型,利用Pspice和Matlab软件对其分辨率、响应速度、对比度及灰度响应等性能进行了分析。结果表明:在铁电液晶（FLC）层厚度一定的情况下,减小光敏感层（a-Si:H层）的厚度可以提高FLC-OASLM的调制传递函数,从而提高分辨率;在其他参量一定的情况下,FLC-OASLM的响应速度随写入光光强增大而增大（写入光从0.08 mW/cm2增大到10 mW/cm2,延迟时间减小110 s,上升时间减小154 s）,随擦除光光强增大而减小（擦除光从0增大到1 mW/cm2,延迟时间增大41 s,上升时间仅增加3 s）;FLC-OASLM的对比度随控制光光强增大而增大,最终趋于一个稳定值21∶1;在其他参量不变时,随着擦除光光强的增大,输出光响应呈现等级下降,且发现当擦除光光强达到一定值（3 mW/cm2）后,擦除光的改变主要影响下降时间而对上升时间几乎无影响;合理设计激励源信号波形,可以得到超过十级灰度输出,表明擦除光具有实现FLC OASLM的灰度响应的功能。     

影响光纤参量振荡器全光时钟提取性能的因素分析

实验考察了输入光信号调制速率、泵浦功率、偏振态以及光纤参量振荡器（FOPO）环形腔内光纤长度、光偏振旋转等因素对FOPO提取的时钟信号相位抖动和幅度噪声的影响。实验表明,在光时钟信号相位抖动均方值（RMS）为0.025 UI的容限内,基于FOPO的全光时钟提取方案对这些变化因素的承受能力分别为:8.2 kHz的输入信号调制速率变化、5 dB的泵浦光功率变化、20泵浦信号方位角变化、2 mm的腔内光纤长度变化以及14的腔内信号方位角变化。这为进一步提高基于FOPO全光时钟提取性能提供了重要实验依据。     

啁啾匹配和同步抖动对光参量啁啾脉冲放大的影响

 通过研究光参量啁啾脉冲放大过程转换效率随泵浦光啁啾参数的变化,以及信号光和泵浦光波长的对应关系,确立了信号光和泵浦光同步时实现线性啁啾匹配的方法。以磷酸二氢钾作为非线性晶体,研究了信号光和泵浦光之间的线性啁啾匹配和时间同步抖动对光参量啁啾脉冲放大后信号光脉冲波形和转换效率的影响。结果表明：在时间同步的情况下,线性啁啾匹配时的信号光脉冲波形很对称,转换效率也较高;在同步抖动程度一定的情况下,不同泵浦光啁啾参数时,信号光的增益及放大后的脉冲波形差异较大;在线性啁啾匹配程度一定时,信号光和泵浦光时间同步抖动越严重,放大信号光的脉冲波形变化越大,信号光增益越小,且转换效率也越低。