电光模数转换器的研究进展

简要介绍了电光ADC的原理,分析、比较了光相位编码的全光ADC及利用光时分复用技术、光波分复用技术、脉冲时域展宽技术的电光ADC的结构及性能。追溯了近二十年电光ADC的研究进展。讨论了目前主要的研究方向。     

基于干涉环结构的调Q光纤激光器

从光纤干涉环中受激瑞利散射(SRS)和光纤中受激布里渊散射(SBS)共同作用调Q的原理出发,研究了光纤干涉环耦合比及环长对调Q光纤激光器输出激光特性的影响。分别采用耦合比为50∶50,80∶20,90∶10的光纤干涉环在不同环长下搭建掺Er3 调Q光纤激光器进行实验。实验结果表明,干涉环的耦合比和环长是影响输出激光特性的关键因素,耦合率(~10%)的干涉环适宜产生脉冲激光,具有高耦合比干涉环的光纤激光器只有连续激光输出;环长根据干涉环耦合率(~10%)在2 m附近调整可以获得理想脉冲激光输出,环长过短时产生输出激光的弛豫振荡,反之产生输出激光脉冲的分裂。采用耦合比为90∶10,环长为2 m的光纤干涉环时,在37 mW的抽运功率下获得脉宽7.2 ns,重复频率212.4 kHz,输出功率5.4 mW的脉冲激光,脉冲波形较好,峰值功率有~30%的波动。     

长周期波导光栅窄带光滤波器特性的模拟

利用两路平行的刻有长周期光栅(LPWG)波导间耦合的理论模型,研究了LPWG波导光滤波器,利用弱耦合实现高耦合效率和窄带滤波的方法,设计了一个窄带光滤波器。仿真结果表明,在1 530~1 560 nm范围,能实现单一的带通、带阻互补滤波输出,3 dB带宽为1 nm,耦合效率高达98%。     

利用照度测距圆重叠区重心估计的可见光室内定位方法研究

基于点光源照度函数测距原理,提出了一种利用相对照度测距圆重叠区重心估计的定位方法。通过探测器与光源投影点的照度比来测量探测器与光源投影点之间的距离,并建立以投影点为圆心的测距圆方程;将三测距圆的公共重叠区域的重心作为探测器位置的估计值,求出该公共重叠区域重心位置即可实现定位;实验中以LED模拟点光源,采用所提出的方法,定位误差约为3.51cm。实验验证了本方法可实现快速、精确地室内定位。     

质子交换LiNbO3波导表面裂纹的研究

为了研究x切铌酸锂波导表面裂纹的产生机理及对波导性能的影响,采用对比实验、波导表面观察、XRD晶相分析、红外吸收谱分析等方法,比较了退火后波导的微观结构、表面情况、波导中H+存在形式和浓度变化特征.结果表明,质子交换铌酸锂波导表面裂纹是波导层应力顺晶体主解理面释放而产生的,具有4个特点:裂纹是交换过程造成的,裂纹间相互平行,裂纹程度与交换时间成正比,退火工艺对裂纹程度有所改善;裂纹是波导层应力大小的宏观体现;退火工艺可以调整波导层中H+的存在形式及其浓度,调整波导层晶相和应力大小,从而改善波导性能.可见纯质子交换波导层中多相并存,各晶相晶格常数差异较大造成应力,导致裂纹产生.提出α相波导的晶格变形小,引起的应力也小,可以减少裂纹产生,有助于提高波导质量.     

非对称锚定面内开关液晶平板光波导的色散方程

为了准确计算液晶光波导中的模式,推导出了非对称锚定面内开关平板液晶光波导中横电模式的色散方程。进行了模式的求解,并与仅适用于均匀各向同性材料的传统色散方程得出的结果进行了比较。结果显示,传统色散方程得出的每一个模式的有效折射率都比本文方程的求解结果更大,且该偏差随模式阶数的增加而变得更加严重。在本文的例子中,基模、阶模、2阶模对应的最大偏差分别占液晶双折射的7.8%,17.8%,26.3%,这表明液晶指向矢的渐变特性对有效折射率解有不容忽视的影响。因此,相较于传统色散方程的不足,本文提出的色散方程能更有效地分析液晶光波导中的模式。最后,通过与已有的数值结果进行比较验证了本文提出的色散方程的有效性与准确性。     

偏置M-Z调制器构建2-bits电光模数转换相位编码方法的分析与模拟

为了降低电光相位编码器功率消耗和解决内部M Z调制器一致性要求高的问题,利用2个偏置M Z调制器构成了用于电光模数转换的2 bits电光相位编码器。理论分析了偏置M Z调制器实现2 bits电光相位编码的方法、特点和性能。仿真结果验证了采用偏置M Z调制器构成的2 bits相位编码方法可行性,并实现了对1 GHz模拟电信号的采样速率12 GSa/s模数转换。分析和仿真结果表明,采用该方法对调制器一致性要求低,对输入信号功率要求低于0.32 W。分析结果表明,调制器直流漂移不影响最低位量化结果,引起最高位量化结果的判决模糊低于3.8%。     

半导体光放大器全光采样的线性度与转换效率表征

利用半导体光放大器非线性偏振旋转效应实现全光采样具有采样速度高、输入抽运功率小的优点,为高速全光模数转换提供了可能途径.提出了半导体光放大器全光采样线性度和转换效率的表征方法,该方法利用传输曲线的多项式拟合函数表征采样系统,通过多项式的余弦代换和级数展开,得到全光采样线性度和转换效率与多项式系数的解析关系,从多项式系数直接计算线性度和转换效率.该方法尢需复杂的傅里叶变换运算,其计算结果与傅里叶频谱分析结果吻合,可用于全光采样线性度和转换效率的精确表征,还可以拓展用于信号调制的非线性失真分析.     

利用单模光纤中SBS效应进行被动调Q的掺铒光纤激光器研究

分析了利用光纤中的受激布里渊散射(SBS)相位共轭效应进行激光腔内调Q,产生ns量级脉冲激光的原理,并对利用该效应产生的激光脉冲波形和脉冲形成过程进行了数值模拟,得到的脉冲波形与SBS相位共轭反射率随时间变化曲线基本一致,表明利用光纤中的SBS相位共轭作用调Q具有可行性。据此,对采用单模光纤(SMF)作为SBS池的掺Er3＋调Q光纤激光器进行实验研究,当单模光纤长度为1.5 m时,在45 mW的抽运光功率下得到脉宽约2.6 ns,脉冲周期58.23 ns,平均功率7.35 mW的激光脉冲。进一步的研究表明：激光器中相位共轭镜的形成与SBS介质长度有关,SBS介质过长,斯托克斯线之间无固定的相位关系,不能形成相干叠加,SBS相位共轭腔不能形成; SBS介质过短,腔内正交偏振模光子寿命的改变使脉冲出现双峰现象。脉冲形成后其属性只与SBS动态属性有关。     

基于光纤光栅法布里-珀罗腔的高效窄线宽光纤激光器

报道了采用双光纤光栅(FBG)法布里-珀罗(F-P)腔选模的线形腔结构窄线宽光纤激光器。激光器以高掺杂Er~(3 )光纤为增益介质,利用全光纤型法拉第旋转器(FR)抑制空间烧孔效应,通过两个短光纤光栅法布里-珀罗腔选模,产生了稳定的1534．83 nm单频激光输出。激光器采用两支976 nm单模激光二极管(LD)抽运,两端输出。激光器阈值抽运光功率为12 mW,在总抽运光功率为145 mW时总输出信号光功率为39．5 mW,单端最高输出信号光功率为22 mW。光-光转换效率为27％,斜率效率为29．7％。随着抽运功率的增加,激光器输出功率趋于饱和。采用延迟自外差方法精确测量光纤激光器线宽,实验中使用了15 km单模光纤延迟线,由于测量精度的限制,得到激光器的线宽小于7kHz。这种光纤激光器具有输出功率高、线宽窄、信噪比高的特点,可用于高精度的光纤传感系统。