基于光注入下脉冲电流调制1550nm垂直腔面发射激光器获取宽带可调谐光学频率梳

光学频率梳由一组等间距的离散频率成分组成,在计量学、光谱学、太赫兹波产生、光通信、任意波形产生等领域有着广泛的应用.本文提出了一种基于光注入下脉冲电流调制1550 nm垂直腔面发射激光器获取宽带可调谐光学频率梳的实验方案.在该方案中,首先采用脉冲信号电流调制激光器,使其输出的光谱呈现出无明显梳状线的宽噪声谱;进一步引入光注入,获取宽带可调谐光学频率梳.当注入功率为18.82μW、注入波长为1551.8570 nm、调制电压为10.5 V、调制频率为0.5 GHz、脉冲宽度为200 ps时,获取了带宽约为82.5 GHz,信噪比约为35 dB的光学频率梳,且该光学频率梳的单边带相位噪声低至-123.3 dBc/Hz@10 kHz.此外,本实验也系统研究了注入波长、调制频率、脉冲宽度对光学频率梳性能的影响.实验结果表明:改变调制频率可以获得不同梳距的光学频率梳,当调制频率在0.25—3 GHz范围内,选择优化的注入波长和脉冲宽度,可获取带宽超过60 GHz的光学频率梳.

无光滤波器的多频段微波信号产生方法

为多频带通信系统提供了一种基于无滤光器,单一光频梳的简单、灵活、稳定的多频段微波信号产生方案。在该系统中,双驱动马赫曾德尔调制器(DDMZM)是用来提供单边带信号,双平行马赫曾德尔调制器(DPMZM)当作一个光学滤波器使用。仿真结果表明,单一频率可以同时转换成为覆盖不同频段的几个频率。例如,C波段4. 3 GHz的频率可以转换至C、X、K波段中; X波段9. 2 GHz的频率可以被转化为S、C、K、Ka波段中。另外,为测试该系统的稳定性,我们对直流偏置点的漂移进行了研究。结果表明,该系统可以有效适应直流偏置点的漂移,并保持良好的转换效果。

基于调制光注入半导体激光器产生宽带可调谐微波频率梳

提出并实验研究了一种宽带可调谐微波频率梳(MFC)的产生方案。首先,通过单频电信号调制一个分布反馈半导体激光器(DFB-SL1),可以得到包含多条梳线的种子光学频率梳(OFC);然后,将种子OFC送入一个受同样单频信号驱动的相位调制器,可得到具有更多梳线的优化OFC;最后,将优化OFC注入到另一个DFB-SL(DFB-SL2)中,其输出通过光电转换后以获得宽带MFC。实验结果表明,采用频率为2.9 GHz的单频电信号,通过优化注入功率和两个DFB-SLs之间的频率失谐,可以获得幅度变化在±5 dB内带宽为55.1 GHz的MFC,且每条梳线的相位噪声均低于-98.66 dBc/Hz@10 kHz。通过改变单频电信号的频率并选择合适的工作参数,可以产生梳距可调谐的宽带MFC。

利用EAM和FM产生带宽3.8nm的光梳

利用电吸收调制器(Electro-absorption Modulator,EAM)和频率调制器(Frequency Modulator,FM)的级联结构,提出了一种新型光学频率梳(Optical Frequency Comb,OFC)产生方案。本方案结构简单、易于控制,输出噪声低。对提出的方案原理进行了理论分析,并利用Optisystem7.0软件进行仿真研究。仿真结果表明:产生了平坦的光学频率梳,其中心波长和谱线间距均可独立调谐。产生的OFC有效带宽为3.8 nm,得到了谱线间距为5 GHz的105条谱线。

一种可调谐高平坦电光频梳信号产生与传输分析

为了满足光载太赫兹通信对低相噪高稳定性的多载波光源的需求,提出了一种基于电吸收调制器(electro-absorption modulator,EAM)、强度调制器(intensity modulator,IM)和EAM级联的高平坦可调谐光频梳(optical frequency comb,OFC)信号产生方案。在方案中,基于初级EAM产生OFC信号,利用IM进一步提升梳齿数目,最后通过调节第二级EAM的驱动电压优化平坦度。仿真结果显示,该方案可产生最高带宽为800 GHz的21线OFC信号,平坦度达到0.52 dB。随后分析了方案中关键器件的工作参数对其性能的影响。为进一步验证产生OFC信号的通信性能,通过仿真分析了单通道或多通道在背对背(back to back,BTB)、10 km光纤和15 m无线3种情况下传输256阶正交幅度调制(256-ary quadrature amplitude modulation,256QAM)信号的性能。结果表明,上述每种情况下的误码率(bit error rate,BER)都低于前向纠错编码判决阈值3.8×10^(-3)。

Broadband optical frequency comb generation based on single electro‑absorption modulation driven by radio frequency coupled signals

Broadband optical frequency comb(OFC)generation based on a single electro-absorption modulator(EAM)is proposed.The EAM is driven by a radio frequency(RF)multi-frequency signal generated by a multiplication coupler composed of an electrical power splitter and an arithmetic circuit.Thus the number of comb-lines of the generated OFC can be increased.A complete theoretical model of OFC generation by an EAM driven by nth power of the RF source is established,and the performance of the OFC is analyzed by using OptiSystem software.The results show that,the number of comb-lines of the OFC is positively correlated with the number of multiplication of the RF source signal.The frequency spacing of the comb-lines is twice the frequency of the RF source signal and is tunable by adjusting the frequency of the RF source signal.Increasing chirp factor and modulation index of EAM could increase the number of comb-lines of the generated OFC.The amplitude of the RF source signal had little impact on the fatness of the OFC and the average OFC power.The scheme developed is not only simple and low-cost,but also can produce a large number of comb-lines.

基于四次乘方射频信号和级联MZM的梳线可调的光学频率梳

提出了一种基于四次乘方射频(radio frequency,RF)信号和级联马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder modulator,MZM)的梳线可调的光学频率梳(optical frequency comb,OFC)产生方案。利用乘方运算电路对正弦RF信号进行运算耦合,产生的乘方RF信号驱动级联的MZM,调制器对输入光进行调制,从而产生梳线数可调的平坦OFC。建立了乘方RF信号驱动级联MZM产生OFC的理论模型,利用OptiSystem软件对其性能进行了研究。结果表明,OFC的梳线间隔是RF信号源频率的2倍,可调谐并且拓展了频谱带宽;产生OFC的目标梳线数是基准调制电压的4倍,实现了梳线数可调谐;调节MZM上下支臂的调制和偏置电压差为确定的优化值,可以使不同目标梳线数的OFC平坦度均小于0.95dB。

基于正交光注入增益开关850 nm-VCSEL获取双路宽带光学频率梳的方案

提出了基于正交光注入增益开关850 nm垂直腔面发射激光器(850 nm-VCSEL)获取梳距可调双路宽带光学频率梳(OFC)的方案,通过数值仿真研究了系统参量对OFC性能的影响。在该方案中,首先采用大信号电流调制850 nm-VCSEL使其呈增益开关状态,此时Y偏振分量激射并呈周期脉冲状态,而X偏振分量被抑制,可以获得一路偏振沿Y方向的OFC(Y-OFC);进一步引入偏振方向沿X方向的注入光(即正交光注入),在合适的注入参数条件下,增益开关850 nm-VCSEL中的X偏振分量被激射并呈周期脉冲动力学状态,且输出的X偏振分量具有与Y偏振分量强度相当的光谱分布,从而可以获得两路正交的OFC。数值仿真的结果表明:受到调制频率fm=4.2 GHz、调制深度m=0.75的大信号电流调制的850 nm-VCSEL,在频率失谐Δv=10.0 GHz的正交光注入下,通过选取合适的注入光场振幅Einj可使激光器输出带宽(功率变化在10 dB范围内)超过105.0 GHz的双路宽带OFC。借助于正交光注入下增益开关850 nm-VCSEL输出的X偏振分量和Y偏振分量的光谱分布,确定了获得双路OFC所需的Einj和Δv的范围。最后,通过分析其他调制频率下所获取的OFC性能,论证了该方案产生双路宽带OFC梳距的可调谐性。