锁模光纤激光器中偏振相关输出特性的实验研究

实验观察到非线性偏振旋转锁模光纤激光器输出的偏振相关的多波长输出现象、脉冲频谱边带及其抑制现象,以及多重偏振态导致的脉冲序列峰值调制现象.分析了这些与偏振相关的输出特性的物理成因,指出多波长锁模脉冲输出现象源于激光器中器件的保偏尾纤提供了多个偏振光程;锁模脉冲频谱边带现象源于由色散波同锁模脉冲内与其偏振态相同的脉冲内部成分干涉的结果,通过调整激光偏振态使锁模脉冲演化成矢量孤子就可消除频谱边带问题;时域脉冲序列的峰值调制现象源于激光器中偏振片周期偏振调制导致的矢量孤子多重偏振态.     

基于半导体光放大器交叉偏振调制的波长转换分析

对半导体光放大器(SOA)中光偏振态发生改变的原因和交叉偏振调制型波长转换进行了探讨和分析.如果SOA具有偏振不灵敏增益,则波长转换效果与泵浦光的偏振态无关,而只与探测光的偏振态有关,而且当入射探测光的偏振与TE模振动方向成45°夹角时,交叉偏振调制的效果最明显.为了使转换效果更好,宜采用反相波长转换,SOA的自发辐射耦合因子β应该很小.     

基于半导体光放大器交叉偏振调制的波长转换分析

对半导体光放大器(SOA)中光偏振态发生改变的原因和交叉偏振调制型波长转换进行了探讨和分析.如果SOA具有偏振不灵敏增益,则波长转换效果与泵浦光的偏振态无关,而只与探测光的偏振态有关,而且当入射探测光的偏振与TE模振动方向成4 5°夹角时,交叉偏振调制的效果最明显.为了使转换效果更好,宜采用反相波长转换,SOA的自发辐射耦合因子β应该很小     

基于SOA非线性偏振旋转效应谐波锁模光纤激光器的数值研究

基于半导体光放大器(SOA)的锁模光纤环行激光器因其能得到高质量、高重复率的光脉冲而受到人们的广泛关注.在考虑SOA非线性偏振旋转效应下,建立了基于SOA的谐波锁模光纤激光器理论模型,利用该模型,着重研究了在不同SOA注入电流情况下,SOA非线性偏振旋转效应对谐波锁模光纤激光器输出脉冲波形、峰值功率及脉冲宽度的影响.研究结果表明:当SOA注入电流分别为102 mA和106 mA时,可以获得峰值功率为0.16 mW和0.56 mW、脉冲宽度为6 ps和19.8 ps的稳定锁模脉冲.     

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.     

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。     

SOA双折射效应对超短光脉冲光谱特性的影响

探讨了半导体光放大器(SOA)中的双折射效应对超短光脉冲光谱特性的影响。双折射使得SOA对光的相位调制具有偏振相关性,TE模和TM模具有不同的光谱分布,从而总的光谱被展宽。研究表明,超短光脉冲在SOA中发生的光谱展宽中,很大程度上是来源于相位调制的偏振相关性,并与SOA的工作电流、光功率和脉冲形状等因素有关;通过在有源区中引进合适的应变和合适的波导设计,有可能消除这种不利影响。     

锁模光纤激光器中的矢量孤子簇

为了研究锁模光纤激光器中矢量孤子的动力学特征,利用非线性偏振旋转锁模机制,实验获得了矢量孤子及矢量孤子簇。矢量孤子簇表现出来的动力学特点与抽运功率与偏振设置有关。抽运功率越高,由矢量孤子裂变所形成的矢量孤子簇对数越多。而且,孤子簇脉冲序列在时域上显示出强度周期调制现象。实验中观察到强度周期调制的4阶和7阶脉冲矢量孤子簇。结果表明,强度周期调制的矢量孤子簇输出是非线性偏振旋转锁模光纤激光器偏振调制的本征属性,孤子簇周期强度调制现象归因于腔内偏振相关隔离器对孤子簇的周期偏振调制的结果。     

利用SOA偏振旋转效应的双极性乘法器

为了在光信号处理中引入正负的概念,提出了偏振态旋转现象描述的光信号双极性乘法。以偏振光学的斯托克斯矢量法理论为基础,分析了半导体光放大器(SOA)的偏振旋转现象,从理论上提出了偏振旋转双极性乘法的概念。为了验证该理论,提出了一种实现双极性乘法器的实验方案,在实验系统中实现了两级SOA偏振旋转,其中第一级对光信号进行偏振编码,第二级完成双极性乘法。通过对乘法器输入不同排列组合的数据,验证了双极性乘法的4种情况,并给出了相关实验结果与分析,研究了双极性乘法器的原理和物理实现。     

基于SOA互增益调制双折射效应的全光2-4电平编码转换

提出了一种利用半导体光放大器(SOA)的互增益调制(XGM)的双折射效应实现全光2-4电平编码转换的方法.两路2-电平强度调制光信号正交偏振合波后,沿SOA的主轴进入,利用SOA的偏振调制实现被调制信号光的偏振调制,通过检偏输出4-电平强度调制光,从而实现2-4电平调制的编码转换.     

湍流大气中高稳定性全庞加莱球光束模式选择（特邀）

作为新型结构光束的一类,全庞加莱球光束因其横截面上自旋角动量和轨道角动量发生耦合,近年来在自由空间光通信领域内受到广泛关注。然而,传输信道中的大气湍流将产生诸如光束扩展、漂移、光强闪烁等严重影响,进而限制光通信系统性能。结合随机相位屏,对具有“C”型偏振奇点的全庞加莱球光束、“V”型偏振奇点的柱矢量光束和均匀偏振的标量涡旋光束在湍流大气中的传播进行大量的数值模拟。归一化光强相关系数和模式纯度被用于研究杂合庞加莱球表面不同位置处表征的全庞加莱球的稳定性。结果表明,相较于具有相似偏振拓扑荷和光强分布的柱矢量光束以及标量涡旋光束而言,坐标位于南半球的全庞加莱球光束在弱湍流和中湍流(r₀=0.5 m, 0.125 m)下具有较高稳定性。而在强湍流下(r₀=0.056 m),优势区域缩小至2σ∈[?5π/32, 0](纬度坐标)。上述结果将为自由空间远距离通信中传输介质的选取提供重要依据并进一步促进通信质量的提升。     

Signal-induced birefringence and dichroism in a tensile-strained bulk semiconductor optical amplifier and its application to wavelength conversion

Signal-induced birefringence and dichroism in a tensile-strained bulk semiconductor optical amplifier (SOA) are demonstrated in a counterpropagation scheme. The polarization azimuth rotation and the change of ellipticity angle of the probe light are presented on the Poincare/spl acute/ sphere and can be calculated by the Stokes parameters. All-optical wavelength conversion (inverted/noninverted and upconversion/downconversion) based on cross polarization modulation (XPolM) in SOAs are investigated. It is shown that a bit error rate (BER) of <10/sup -9/ can be achieved and an extinction ratio of > 9 dB can be obtained at a bit rate of 2.488 Gb/s with a 2/sup 31/-1 non-return-to-zero (NRZ) pseudorandom bit sequence (PRBS). Because of the larger birefringence effect induced by the pump light in the longer wavelength range, upconversion shows better performance than downconversion. Compared with the noninverted case, inverted wavelength conversion shows better performance due to the positive contribution from cross gain modulation (XGM), which takes place simultaneously with XPolM.     

超宽带信号的产生及光纤传输的研究

提出了一种新的超宽带(UWB)脉冲产生的方法,并对其产生的数学原理进行了分析和实验验证。经过高斯信号调制的偏振控制器(PC)可以产生两个相位互补的相位调制信号,先通过PC调节两个正交的相位调制信号的静态相移,再经过偏振分束器(DBS)检偏后可以得到两路相位互补的高斯信号或二阶高斯信号,最后将这两路信号延时然后再经过偏振合路器(PBC)就可以分别得到一阶或三阶高斯信号。由于这3种脉冲的产生方式不同,频带宽度不同,在光纤中传输时对色散的容忍度也不一样,因此仿真分析了色散对这3种UWB信号传输特性的影响,得出了三阶高斯信号最适合UWB传输。     

基于单个偏振调制器和光交错滤波器的八倍频微波信号产生研究

提出并实验验证了一种采用单个偏振调制器(PolM)的八倍频微波信号光学产生方法。PolM在大信号调制下产生多个高阶光边带,通过调节偏振控制器(PC)和检偏器,仅获得偶数阶光边带;合理调节其调制指数(射频信号功率),使得二阶边带被完全抑制,四阶边带功率明显高于六阶及其它高阶边带。采用光交错滤波器进一步抑制光载波及六阶边带,仅保留四阶边带,经光电探测器(PD)拍频获得八倍频微波信号。仿真方案选用25GHz和50GHz信道间隔的光交错滤波器,充分利用光交错滤波器的周期滤波特性,在4个频段范围内获得了连续可调的八倍频微波信号。实验结果和理论分析有效验证了所提出方案的可行性。     

基于保持光注入的半导体光放大器自偏振旋转性能的改善

研究了基于“保持光”（holding beam）注入（HBI）改善半导体光放大器（SOA）自偏振旋转（SPR）性能的方法。HBI虽然降低了SOA的偏振模式增益,但是缩短了对TE和TM模式的增益恢复时间,从而加速了SOA器SPR特性对超快信号的响应。以基于SOA的SPR特性的光功率均衡为例,我们发现,HBI可以明显抑制和...     

半导体光纤环形激光器产生偏振混沌的数值研究

建立了半导体光纤环形激光器的动力学模型, 并进行了数值分析和研究。半导体光放大器采用由张应变引起的自身双折射理论模型, 光纤的双折射效应和偏振控制器对光的偏振调节作用综合用一个线性双折射琼斯矩阵表示。利用Matlab软件对该模型进行仿真, 寻找到特定电流下半导体光纤环形激光器产生偏振混沌时偏振控制器的延迟角与方位角的范围以及半导体光放大器注入电流对环形激光器产生偏振混沌的影响。仿真的环形激光器输出功率与偏振度随半导体光放大器注入电流的变化关系与实验结果相符。结果表明, 半导体光放大器注入电流越大、偏振控制器的延迟角与方位角越接近零, 越容易产生高频偏振混沌。     

高增益偏振不灵敏InGaAs/InP体材料半导体光放大器

采用三元InGaAs体材料为有源区，通过直接在InGaAs体材料中引入0．20％张应变来加强TM模的增益，研制了一种适合于作波长变换器的偏振不灵敏半导体光放大器(SOA)。在低压金属有机化学气相外延(LPMOVPE)的过程中，只需调节三甲基Ga的源流量便可获得所要求的张应变量。制作的半导体光放大器在200mA的注入电流下，获得了50nm宽的3dB光带宽和小于0．5dB的增益抖动；重要的是，半导体光放大器能在较大的电流和波长范围里实现小于1．1dB的偏振灵敏度。对于1．55gm波长的信号光，在200mA的偏置下，其偏振灵敏度小于1dB，同时获得了大于14dB光纤到光纤的增益，3dBm的饱和输出功率和大于30dB的芯片增益。用作波长变换器，可获得较高的波长变换效率。进一步提高半导体光放大器与光纤的耦合效率，可得到性能更佳的半导体光放大器。     

基于偏振调制器的可变超宽带脉冲产生

In order to generate optical Ultra- Wideband (UWB) pulse train with a switchable shape, a novel method based on a Polarization Modulator (PolM), a Polarization Controller (PC) and a delay line, is proposed and exp-erimentally demonstrated. Experimental resu-lts show that when a Gaussian pulse is applied to the PolM, under different phase shifts introduced by the PC, a gauss or gauss doublet pulse will be generated at the output of the Polarization Beam Splitter (PBS). If the two- path signals after PBS are properly de-layed, Gaussian monocycles or third-order gauss pulses will be generated at the output of the Polarization Beam Combiner (PBC).     

半导体光放大器的增益透明电流测量方法研究

半导体光放大器(SOA)作为全光集成器件的核心,在全光通信和光纤传感等领域中具有重要的应用前景。值得关注的是,半导体光放大器的材料增益透明决定了它的快慢光过渡点和信号增益的起始点,因此准确测量其材料增益透明对应的注入电流,对于SOA的全面应用具有重要意义。提出了一种测量SOA材料增益透明电流的方法,并深入分析了其特点。依据材料增益透明时SOA的输出功率与入射光偏振无关的特性,实验测量了不同输入光功率条件下,入射光偏振态对输出功率影响最小时,SOA的注入电流。利用上述方法,准确地测量出给定波长输入待测SOA的增益透明电流为155mA。该方法为实现其他类型任意波长注入时SOA增益透明电流的测量提供了参考,为其全面应用奠定了基础。