注入锁定激光器的边带锁频技术稳频系统优化分析

介绍了边带锁频技术稳频方法,推导出鉴频曲线,对稳频控制过程进行了分析.建立了注入锁定激光器的边带锁频技术稳频系统理论模型,讨论了相关参量对稳频效果的影响并且进行了优化.结果表明,增加入射光强,采用窄线宽的法布里-珀罗以及对法布里-珀罗进行高准确度温控都可以增强稳频效果.提出适用于注入锁定激光器的两种稳频方案并进行比较.     

利用法布里-珀罗腔抑制电光相位调制中的剩余幅度调制

激光经电光相位调制后,由于剩余幅度调制的存在造成调制边带幅度不相等。利用法布里-珀罗腔的透射特性和Pound-Drever-Hall技术对通过法布里-珀罗腔的调制光正、负一级边带的幅度产生不同的衰减,使得调制边带的幅度相等,从而实现对电光相位调制中剩余幅度调制的抑制。采用该方法,理论上计算了调制光经法布里-珀罗腔后的光外差光谱信号,获得锁定法布里-珀罗腔后调制边带幅度的不对称度较腔锁定前减小四个数量级。实验研究了调制光经法布里-珀罗腔透射的光外差光谱,结果表明将法布里-珀罗腔锁定于该透射光外差光谱中心零位时,对剩余幅度调制的抑制程度可达45 dB。     

基于飞秒光频梳的压电陶瓷闭环位移控制系统

利用飞秒光频梳、外腔可调谐半导体激光器和法布里-珀罗干涉仪建立了一套压电陶瓷亚纳米级闭环位移控制系统. 将可调谐半导体激光器锁定至光频梳, 通过精确调谐光频梳的重复频率, 实现了半导体激光器在其工作频率范围内的精密调谐. 利用Pound-Drever-Hall锁定技术将带有压电陶瓷的法布里-珀罗腔锁定至半导体激光器, 进而通过频率发生系统控制压电陶瓷产生亚纳米级分辨率的位移. 实验研究发现锁定至光频梳后可调谐半导体激光器1 s的Allan标准偏差为1.68×10^-12, 将其在30.9496 GHz范围内进行连续闭环调谐, 可获得压电陶瓷的位移行程约为4.8 μm; 以3.75 Hz的步长扫描光频梳的重复频率, 实现了压电陶瓷的450 pm闭环位移分辨率并测定了压电陶瓷的磁滞特性曲线. 该系统不存在非线性测量误差, 且激光频率及压电陶瓷位移均溯源至铷钟频率源. 关键词： 光频梳 压电陶瓷 法布里-珀罗腔 可调谐半导体激光器     

基于法布里-珀罗滤波器的40 GHz全光时钟提取实验

研究了在基于法布里-珀罗（F-P)滤波器的全光时钟提取实验中法布里-珀罗滤波器的精细度和信号码型对时钟提取的影响.根据理论分析,利用精细度为1012的F-P滤波器进行了时钟提取实验,并利用SOA进一步抑制时钟信号中的幅度抖动噪音,改善了时钟信号的质量.最终提取出低幅度起伏、低时间抖动的40 GHz 时钟信号.     

基于法布里-珀罗半导体激光器实现高重复频率光脉冲的时钟分频

实验研究了重复速率为6.32 GHz的光脉冲注人法布里-珀罗(Fabry-Perot)半导体激光器实现3.16 GHz光脉冲输出的时钟分频现象,讨论了 Fabry-Perot半导体激光器的偏置电流、注入光功率、注入光光谱以及光谱线宽等因素对时钟分频的影响.利用光注入半导体激光器产生的周期二振荡非线性动力学特性.实现了高重复速率光脉冲的时钟分频.研究表明,当注入光的光谱较窄且锁定Fabry-Perot半导体激光器某一纵模时,在较低的偏置电流和一定的注入光功率时,时钟分频才能发生.采用半导体激光器的速率方程.通过数值模拟,研究了半导体激光器的偏置电流和线宽增强因子以及注入光功率对时钟分频的影响,所得结果与实验结果相吻合.     

基于FP-LD注入的无本振光载波全光混频技术

提出了一种基于低速信号注入法布里-珀罗型激光二极管(FP-LD)的无本振全光混频技术,利用FP-LD的一个纵模和外部注入信号光的四波混频作用生成的边带锁定纵模产生光载射频信号。通过改变FP-LD的注入光信号强度和偏振态实现副载波频率可变,并根据FP-LD注入锁定特性分析实验结果得到的不同边模抑制比。实验中采用2.7,2.5,1.25 Gb/s非归零(NRZ)码注入FP-LD实现副载波频率分别为16.2,10.0,18.2和20.0 GHz的全光混频,测量16.2 GHz的副载波得到了10 kHz偏移处单边带相位噪声为-81.2,-87.7 dBc/Hz。     

激光、激光技术 激光物理

TN241 2005031686 互注入锁定产生双波长可调谐光脉冲的实验研究=Tuna- ble dual-wavelength optical short pulse generation in a mu- tual pulse injection-SEEDING scheme[刊,中]／方晓惠(天 津大学精密仪器与光电子工程学院.天津(300072)),王东 宁…∥光学学报．-2005,25(1)．-67-71 报道了两个增益开关调制的法布里-珀罗半导体激光 器互注入锁定实验方案,可产生双波长可调谐光脉冲。该 装置对两个结构基本相同的法布里-珀罗半导体激光器做     

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。     

40 Gb/s信号全光3R再生实验

提出一种新型40 Gb/s全光3R再生器方案。采用高精细度法布里-珀罗滤波器进行时钟提取。时钟提取前,通过高稳定光源对输入信号光波长变换实现信号光波长和法布里-珀罗滤波器梳状窗口对准;时钟提取后,接半导体光放大器(SOA)进一步消除时钟信号噪声。全光判决中,采用双半导体光放大器串联增大非线性性能,提高了判决门的响应速度。判决输出接窄带滤波器去除脉冲啁啾拖尾,减小码型效应。实验中,恶化40 Gb/s光脉冲信号通过全光3R再生器可以得到再生脉冲。输入恶化信号时间抖动大于5 ps,脉冲宽度大于16 ps,再生得到的信号时间抖动小于1.5 ps。再生信号相对于输入信噪比改善14 dB。连续稳定工作记录大于15 h。通过实验验证,这种全光3R再生器方案成功地实现了40 Gb/s信号的再生。     

光纤布拉格光栅法布里-珀罗腔纵模特性研究

分析了光纤布拉格光栅构成的法布里-珀罗（F-P）腔的透射谱特性，讨论了光栅带宽，反射系数相位因子以及腔长对F-P腔透射特性的影响，并对F-P腔随温度和应变的特性进行了分析，然后给出如何设计在光栅中心耦合波长处单模运转的法布里-珀罗腔.并提供了数值模拟结果和实验结果. 关键词： 光纤布拉格光栅 法布里-珀罗（F-P）腔 光纤激光器     

基于Fabry-Perot半导体激光器实现全光波长转换及其最优纵模选择

采用Fabry-Perot半导体激光器作为波长转换器件,利用半导体激光器内部的交叉增益调制效应,通过同时将脉冲信号光与连续探测光耦合到半导体激光器,实现了对波长为1552.62nm、重复速率为2.7GHz的光脉冲信号转换到波长为1548.23nm的连续激光,同时实现了脉冲时间抖动的抑制.实验发现,对于确定的半导体激光器及其工作参数,总存在一个固定的纵模,当探测光的波长与该纵模波长一致时可获得最高的波长转换效率和最大的消光比.理论分析了探测光与Fabry-Perot半导体激光器多纵模间的模式选择对波长转换效 关键词： 纵模选择 波长转换 注入锁定 交叉增益调制     

Optical power equalization for upstream traffic with injection-locked Fabry-Perot lasers in TDM-PON

An optical power equalization of upstream traffic in time-division-multiplexed passive optical network (TDM-PON) based on injection-locked Fabry-Perot lasers has been experimentally investigated. The upstream transmitters with stable spectrum are achieved by using an external injection light source in the optical line terminal (OLT). The different upstream powers can be equalized by injection locking a Fabry-Perot laser diode (FP-LD) biased below threshold current in OLT. The dynamic upstream power range from − 8.5 to − 19.5 db m is reduced to a 1.6 dB maximal power variation, when the uplink signal is directly modulated at 1.25 Gb/s.     

外光注入半导体激光器实现重复速率可调全光时钟分频

采用Fabry-Perot半导体激光器作为全光时钟分频器件,利用光注入半导体激光器产生的非线性动力学特性,实现了光脉冲的重复速率在9.0 GHz到19.8 GHz范围内连续可调的全光时钟分频. 同时利用半导体激光器速率方程,对脉冲光注入半导体激光器产生时钟分频进行了数值模拟. 实验和模拟结果表明半导体激光器在光注入的驱动下处于一周期振荡状态,当一周期振荡的二次谐波频率接近脉冲光的重复速率时,其二次谐波和基频被脉冲光同时锁定,此时将输出频率为脉冲光重复速率一半的时钟信号. 同时研究了波长失谐量和注入光功率对 关键词： 周期振荡 时钟分频 光注入 非线性动力学     

基于光纤光参量放大的异步双波长全光再生技术研究

本文提出了一种新型的多波长全光再生方案,利用相位时钟光纤光参量放大,并采用相邻信道偏振正交的方法,实现对由异步信源产生的双波长信号全光再生.理论分析了参量放大中的增益饱和现象用于幅度噪声抑制,以及利用相位时钟及后续色散实现对信号定时的机理.在这个基础上,对两个独立信源产生的异步双波长10Gbit/s信号进行再生实验,实验表明该方案有效的抑制了基于多波长3R再生系统中信道间的四波混频与交叉相位调制等非线性干扰.系统在单波长和双波长情况下分别将两路信号信噪比改善了至少6.5dB与4.5dB.误码率测试结果说明,与背对背测试结果相比,无论是在单波长还是双波长条件下,两路波长的信号经过再生后都实现了约2dB的接收机功率代价的改善.     

All-optical clock frequency divider using Fabry-Perot laser diode based on the dynamical period-one oscillation

We propose and experimentally demonstrate a frequency divider implemented by an optically injected Fabry-Perot laser diode (FP-LD) based on the nonlinear dynamical period-one oscillation. Injected by optical pulses, the FP-LD will oscillate in unstable dynamical period-one (P1) oscillation. Through changing the injected strength, emitting wavelength and bias current of the FP-LD, the oscillating frequencies of the P1 state can be varied. Once one of the harmonic frequencies is adjusted to match the repetition frequency of injected optical clock pulse, the P1 oscillation will be locked, and then a divided clock at the fundamental frequency of the P1 oscillation can be generated. By utilizing this divider, we can achieve the optical clock frequency division of divide-by-two, -three and -four in a wide input frequency range, for instance, of 9.0 to 20.0 GHz for divide-by-two. The influence of injected optical power on the timing jitter of the divided clock is also investigated. It is expected that this frequency divider can be applied to high frequency division exceeding 100 GHz due to its fast P1 oscillation.     

基于双半导体光放大器的读/写分别控制的新型全光缓存器

全光缓存器能够在光域内对数据包进行缓存,解决数据包在节点的冲突。提出了一种新型可擦写的全光缓存器,该缓存器以半导体光放大器(SOA)为非线性相移器件,利用信号光和控制光在半导体光放大器中的交叉相位调制实现信号在光域内的"写入"和"读出"。在注入信号峰值功率相同的条件下,双半导体光放大器结构的采用还可以对信号光实现功率补偿,比利用单个半导体光放大器进行"写入/读出"控制延长了缓存时间,并能有效克服在数据包"写入"缓存器时造成的输出端口处信号光的泄漏。该缓存器顺利实现了2.5 Gb/s数据包的多圈缓存。     

Fluctuations,stochastic resonance and noise-protected heterodyning in bistable optical systems

Summary Statistical distributions, power spectra and susceptibilities of an all-optical bistable system subject to noise are considered. In the presence of an additional small periodic signal, a stochastic-resonance phenomenon for additive noise is found to occur, and has been investigated theoretically and experimentally. A new form of optical heterodyning related to stochastic resonance, in which two high-frequency signals (an input signal and a reference one) are applied to an all-optical bistable system, is reported. A noise-induced enhancement of the heterodyne signal has been investigated theoretically, by means of analogue electronic simulation and in experiments in which a optical system was driven by two modulated laser beams at different wavelengths. Paper presented at the International Workshop “Fluctuations in Physics and Biology: Stochastic Resonance, Signal Processing and Related Phenomena?, Elba, 5–10 June 1994.     

利用腔内四能级原子相干效应实现全光学信号存储

在光学腔与四能级原子组成的非线性光学双稳系统中，利用调谐于不同能级附近的控制信号光脉冲可以使光学腔模产生“IT”或“负”的非线性相移，从而实现了光学双稳迟滞曲线的受控移动及双稳“高态”与“低态”之间的可控跃变，基于上述效应，完成了光学信号的全光存储与腔输出状态的低功率控制开关．这一结果为全光及量子信息处理提供了新的可供利用的物理机制．     

用光脉冲注入从锁模激光二极管再生低抖动高Q值光时钟

采用１０ＧＨＺ基准时钟光和１０Ｇｂｉｔ／ｓ的数据脉冲信号光注入到锁模激光二极管，降低了周期抖动，当注入功率为－５ｄＢｍ，在基准时钟光波长等于锁模激光二极管的光波长时，获得的最小抖动为０．２５ｐｓ，采用给锁模激光二极管，在注入功率为＋２７ｄＢｍ时，其Ｑ值达３０００。     

High Quality Factor Q and Low Timing Jitter from MLLD Using Optical Injection

采用１０ＧＨｚ基准时钟光和１０Ｇｂｉｔ／ｓ的数据脉冲信号光注入到锁模激光二极管，降低了周期抖动，当注入功率为－５ｄＢｍ，在基准时钟光波长等于锁模激光二极管的光波长时，获得的最小抖动为０．２５ｐｓ，采用混合锁模激光二极管，在注入功率为＋２７ｄＢｍ时，其Ｑ值达３０００．