存在外部光反馈的半导体激光器的相位噪声

本文在理论上研究了由于外部光反馈引起的半导体激光器的相位噪声.理论分析是通过引入一个反馈耦合率K和线性化速率方程,导出了半导体激光器相位噪声功率谱密度的表达式.这表明相位噪声功率谱密度随外腔长度而周期性地漂移,且功率谱密度的峰值随外部反馈耦合率而发生很大的变化.     

基于高非线性光子晶体光纤Sagnac环形镜的全光开关

设计了一种新颖的、低开关功率的全光开关. 将高非线性光子晶体光纤和双向抽运掺饵光纤放大器引入Sagnac环形镜内，破坏了环形镜的对称性，利用交叉相位调制作用使反向传输的两路信号光产生非线性相移，从而实现开关效应. 理论分析表明：开关功率与放大器的增益倍数和光子晶体光纤非线性系数的积成反比，在实验中所得开关功率约40 mW，消光比约为15.9 dB，并且信号光透过率随脉冲控制光峰值功率呈余弦变化，实验结果与理论分析相吻合. 关键词： 全光开关 高非线性光子晶体光纤 环形镜 交叉相位调制     

光纤环形谐振腔的频率锁定及其特性

基于可调分束比的光纤分束器,制作了光纤环形谐振腔并通过调节分束比实现了对光纤环形谐振腔的欠耦合、临界耦合和过耦合的状态控制.实验测量了腔最小反射率与腔损耗之间的关系,获得光纤环形谐振腔的腔内衰减率为κ_0=2π×(1.60±0.03) MHz ,品质因子为Q=(1.10±0.02)×10.8.在此基础上,结合了压电陶瓷拉伸光纤以控制腔长和Pound-Drever-Hall锁频两大技术优势,克服了之前温度反馈控制等方法的反馈带宽窄、噪声大和稳定性差等问题,实现了对光纤环形谐振腔共振频率的快速、灵敏的控制和锁定.结果表明,锁频过程中相位调制功率与相位调制引起腔反射光的强度调制之间的关系为线性关系,进而通过降低相位调制信号的功率以减小相位调制对腔反射光强度调制的影响.当调制功率设定最低为–9 dBm时,光纤环形谐振腔仍能被稳定锁定.该光纤环形谐振腔为其与原子、金刚石色心等发光粒子相互作用的腔量子电动力学实验研究奠定了坚实的基础.     

相位调制锁定光学谐振腔

通过对单频激光的相位调制，利用光学谐振腔的色散曲线得到鉴频信号，将一个环形谐振腔和一个驻波揩振腔锁定在激光的频率上。     

光纤环形外腔半导体激光器频偏特性研究

本文给出了在环形光纤外腔光反馈之下半导体激光器频偏特性的小信号分析理论.分析表明,尤其在千兆赫以下的调制频段中,耦合腔相移、内外腔光耦合强度及内外腔光场相位失谐对频偏功率比均有显著影响.可望用作强度调制直接检测高速率、长距离光纤通信系统中的光源.     

硅基纳米波导交叉相位调制不稳定性分析

在考虑线性损耗的情况下,对硅基纳米波导中皮秒脉冲传输交叉相位调制不稳定性进行了仿真研究。采用微扰和线性稳定性分析方法,理论推导了调制不稳定性产生所满足的色散关系和调制不稳定性增益谱表达式。分析了脉冲光功率、线性损耗和群速度色散系数等参量对交叉相位调制不稳定性的影响,并进行了仿真分析。结果表明,即使在微弱的入射光功率下,仍然存在强烈的交叉相位调制不稳定性现象;交叉相位调制不稳定性不仅可以在反常色散区出现,而且在正常色散区也会发生。波导的线性损耗对交叉相位调制不稳定性增益谱有明显影响。     

780W全光纤窄线宽光纤激光器

高功率窄线宽光纤激光器在相干探测、功率光谱合成等方面具有广泛的应用前景.分析了高功率窄线宽光纤激光器中受激布里渊散射效应的抑制方法,以及正弦相位调制光谱展宽理论.采用正弦相位调制技术将单频激光器的线宽展宽至2.9 GHz,通过三级放大结构对输出功率为50 mW的窄线宽种子源进行放大,实现了中心波长1064.34 nm、线宽2.9 GHz、最大功率780 W的激光输出,光—光转换效率79%,光束质量M2x=1.44,M2y=1.43.分析了相位调制前后输出功率提高的原因,认为正弦相位调制增加的纵模降低了光纤中的功率谱密度,提高了输出激光的受激布里渊散射阈值,促使相位调制后的输出功率大幅提高.该激光器的输出功率仅受限于抽运功率,进一步提高抽运功率,有望实现更高功率的窄线宽光纤激光输出.     

包含高阶色散的色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定性分析

从包含高阶色散的广义非线性薛定谔方程出发,得到了色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定增益谱,研究了增益谱随入射功率及光纤纵向色散参量的变化关系.结果表明：由于四阶色散的影响,在色散缓变光纤的正、反常色散区,交叉相位调制不稳定均发生在两个频谱区.反常色散区两频谱区宽度均比正常色散区宽,且反常色散区第二频谱区更靠近零点,说明色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定更容易发生在反常色散区.增益谱宽都随两入射光波功率比值的增加而增大.色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定增益谱宽比常规光纤的宽,且随着光纤纵向色散参量μ的增大色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定越来越明显.     

非稳散粒噪音相位依赖特性的实验研究

为了抑制相位调制引起的散粒噪音,实验研究了通过调制二极管激光器输出光强度,使用相位解调技术得到的不同解调相位下非稳散粒噪音的功率谱.在最小散粒噪音处,得到了相比于无调制情况下的散粒噪音减小3 dB的灵敏测量结果.实验结果表明,选择合适的调制相位可以在一定程度上抑制散粒噪音.研究结果与理论分析一致.     

有源光纤环形腔内相位调制产生多波长激光

多波长窄线宽激光光源可以大幅降低高密度波分复用器(DWDM)光网络节点设备的光源成本。用有源光纤环形腔内相位调制方法来产生多波长光源,避免了激光阈值特性引起的模式竞争导致的输出功率稳定性差的缺点,通过腔长控制与射频调制频率调节可以实现数百个波长窄线宽激光稳定输出,导出了该方法产生多波长光源光波表达式。数值计算结果表明:相对总输出和单波长相对输出与组成光纤环形腔的输入/输出耦合器的耦合系数和相位调制器的相位调制深度有关,耦合器的耦合系数在0.9以下,同时相位调制深度在2.0 rad以上有利于输出功率稳定,总输出和单波长输出功率分别达到几百毫瓦和毫瓦级。对任意边带激光线宽的理论分析和计算显示:在腔内环行时间不是远大于输入光的相干时间时,任一波长激光的线宽与输入激光的线宽相当。     

载波-包络相位对于基频光与其自身倍频光脉冲合成的影响

将基频光与其自身的倍频光合成，是一种得到超过一个倍频程的超宽光谱的简单方法，而载波_包络相位(CEP)对合成超宽光谱产生的超短脉冲有重要的影响. 本文从光频梳的角度，根据钛宝石激光器中产生的超短脉冲光谱，计算载波_包络相位对该脉冲与其自身的倍频脉冲合成产生的超短脉冲的影响，说明了调整载波_包络相位对于脉冲合成的重要性. 关键词： 超短脉冲 载波_包络相位 光频梳 脉冲合成     

空间滤波法检测透明材料的相位缺陷

利用二元滤波器改造透明材料光信号频谱,实现光信号的相位调制到光信号的强度调制,从而检测到透明材料的相位缺陷.给出了利用高通滤波器、低通滤波器、相位滤波器、刀口滤波器检测人工相位缺陷和普通玻璃的自然相位缺陷的试验结果.     

Fiber Ring Laser In-cavity Phase Modulation

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｉｎｏｐｔｉｃａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ,ｏｐｔｉｃａｌｓｅｎｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ,ａｎｄｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ ,ｌａｓｅｒｓｏｕｒｃｅｓｗｉｔｈｎａｒｒｏｗｌｉｎｅｗｉｄｔｈａｒｅａｌｗａｙｓｎｅｃｅｓｓａｒｙ .Ｆｉｂｅｒｒｉｎｇｌａｓｅｒｓａｎｄａｃｔｉｖｅｆｉｂｅｒｒｉｎｇｒｅｓｏｎａｔｏｒｆｉｌｔｅｒｓｍａｙｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｐｒｏｄｕｃｅｎａｒｒｏｗｌｉｎｅｗｉｄｔｈｌａｓｅｒｓ .Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅ…     

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。     

基于双音外差的电光相位调制器半波电压自校准测量方法

电光相位调制器是光纤通信系统、微波光子系统和相干光通信系统中的关键器件之一. 作为器件本征参数, 电光相位调制器的半波电压通常利用光谱方法和电谱方法进行测量. 光谱方法受到光源线宽和光谱仪分辨率限制, 测量的分辨率较低; 电谱方法则需要光电检测之前将相位调制转换成强度调制, 电谱方法的主要困难在于需要对探测器的不平坦响应进行额外校准. 提出了利用双音外差实现电光相位调制器半波电压自校准测量新方法, 该方法利用双音电光相位调制的边带与移频光载波的外差拍频, 对外差拍频信号进行频谱分析, 获得电光相位调制器的半波电压; 通过设定双音调制信号的频率关系, 克服了探测器光电转换中的不平坦频率响应, 实现了自校准测量. 该方法可扩展探测器和频谱仪的测试频率两倍以上, 节省至少一半的带宽需求. 与光谱测量方法相比, 该方法测试分辨率大幅提高且避免了光源线宽的影响; 与传统电域测量方法相比, 该方法无须额外校准, 无驱动功率和工作波长限制, 且对测试仪器带宽需求降低一半以上. 实验证实了所提方法获得的电光相位调制器半波电压的测量结果与光谱分析法获得的结果一致, 且大幅度地提高了测量范围和分辨率. 该方法提供了非常简单的电光相位调制器微波特性化分析方法, 对其他光电子器件分析也提供了参考.     

Reconstruction of the first-derivative EPR spectrum from multiple harmonics of the field-modulated continuous wave signal

Selection of the amplitude of magnetic field modulation for continuous wave electron paramagnetic resonance (EPR) often is a trade-off between sensitivity and resolution. Increasing the modulation amplitude improves the signal-to-noise ratio, S/N, at the expense of broadening the signal. Combining information from multiple harmonics of the field-modulated signal is proposed as a method to obtain the first derivative spectrum with minimal broadening and improved signal-to-noise. The harmonics are obtained by digital phase-sensitive detection of the signal at the modulation frequency and its integer multiples. Reconstruction of the first-derivative EPR line is done in the Fourier conjugate domain where each harmonic can be represented as the product of the Fourier transform of the 1st derivative signal with an analytical function. The analytical function for each harmonic can be viewed as a filter. The Fourier transform of the 1st derivative spectrum can be calculated from all available harmonics by solving an optimization problem with the goal of maximizing the S/N. Inverse Fourier transformation of the result produces the 1st derivative EPR line in the magnetic field domain. The use of modulation amplitude greater than linewidth improves the S/N, but does not broaden the reconstructed spectrum. The method works for an arbitrary EPR line shape, but is limited to the case when magnetization instantaneously follows the modulation field, which is known as the adiabatic approximation.     

Optical Heterodyne Impulse-Response Measurement of Lithium Tantalate Phase Modulator Driven by Wideband Frequency Signal

In this paper, we describe a novel optical heterodyne interferometer for characterizing phase modulation systems including a lithium tantalate phase modulator. A wideband random signal is imposed on the modulator so that the resultant beat photocurrent is modulated in phase at random. The cross-power spectrum of the fluctuating phase with the wideband random signal driving the modulator is computed to give the transfer function and the impulse response of the phase modulation system. The frequency and time response of the phase modulation are measured up to 15 MHz in a practical experiment.     

Measurement of modulation index and half-wave voltage of an electro-optical phase modulator with a dispersion-based phase filter

In this paper, a novel method based on the use of an optical phase filter is proposed to evaluate the modulation index, as well as the half-wave voltage of an optical phase modulator. When a phase modulated signal propagates along the length of a dispersive fiber, the fiber dispersion acts as an optical phase filter and spectrally alters the relative phasing of the phase modulated signal, causing the phase modulation to become intensity modulation, which allows the swept frequency measurement of phase modulators by using a vector network analyzer. The modulation index and half-wave voltage as a function of the modulation frequency are experimentally measured for a commercial phase modulator, which agree well with the results obtained using the widely accepted optical spectrum analysis method. The proposed method requires only a length of dispersive fiber and works without any small-signal approximation, which is applicable for different driving levels and operating wavelengths with the same setup.     

色散平坦渐减光纤中交叉相位调制对超连续谱产生的增强效应

研究了在色散平坦渐减光纤中,交叉相位调制效应对光脉冲的传输以及超连续谱产生的影响.研究结果表明,交叉相位调制效应对超连续谱的产生起到增强的作用,提高了超连续谱产生的效率.在一定条件下,尽管脉冲的两个偏振分量的模式折射率不同,但由于交叉相位调制效应,它们能相互俘获并以共同的群速度传输,产生自捕获现象.     

GS算法设计连续相位板时相位滤波器的选择

针对GS算法在设计连续相位板(CPP)时,迭代过程在解包相位中引入的高频调制,研究了初始相位与解包相位的频谱分布特性,并对两者的差别进行了比较。根据初始相位的频谱特性,提出了以初始相位的频域截止频率为相位滤波器的截止频率的滤波器选择方法。利用该方法进行了CPP设计,设计结果对应的远场焦斑参数为:均方根误差0.267 2,能量利用率96.32%,顶部不均匀度0.101 2。