基于压电偏振控制器辅助POTDR的光纤弯曲半径测量研究

利用压电偏振控制器辅助POTDR(PPC-assisted POTDR)测量光纤不同弯曲半径下的双折射分布。在光纤弯曲半径不变的情况下,双折射系数仍然是一个随机变量,因此通过计算双折射系数并不能估算弯曲半径,必须对光纤进行多圈弯曲,通过平均双折射系数计算弯曲半径。提出引用计算被测弯曲半径的光纤双折射系数的分布函数与标准弯曲光纤(光纤标准弯曲半径为8cm)双折射系数分布函数的相关系数,来估算光纤的弯曲半径。这种方法有利于在光纤弯曲很复杂的情况下确定光纤的弯曲位置和弯曲半径。

发光寿命在发光特性表征中的重要影响

吸收是发光的前提条件,吸收变了,发光的其他特性也就随之而变。但是发光寿命的长短又会反过来影响吸收的多少, 这不仅存在于光致发光中, 而且是一个普遍规律。从电场引起的场致发光中发现,在同一种材料中掺入两种发光寿命长短相差悬殊的发光中心Cu和Mn,利用激发电源频率的变化,明确地显示出发光寿命短的Cu的发光与发光寿命长的Mn的发光强度之比随频率的增加而增大,而且也显示了Cu的两种发光也有这种规律。实验结果说明,这种规律只取决于发光中心的寿命长短,而与激发方式及猝灭原因无关。

光纤Mach-Zehnder干涉仪中的高阶模干涉现象

利用Hermite-Gauss函数、模式干涉理论以及电场矢量线性叠加方法,分析了高阶模经光纤Mach-Zehnder干涉仪后的输出光场的空间干涉现象,得出了两个高阶模之间干涉光场的公式,计算出了双模光纤中各模式之间空间干涉的光场。数值仿真结果表明二阶模之间的干涉光场是两个相同的圆形光斑,而基模和二阶模之间的干涉光场是两个不等大的圆形光斑。

光纤非线性偏振耦合引起偏振态抖动的研究

研究了光纤非线性偏振耦合引起的偏振态抖动的现象,从理论上导出了基于NRZ码的偏振复用系统中偏振度降低与两路调制信号的时域波形及他们的初始相位差之间的关系.对于100Gb/s的偏振复用系统进行了理论仿真,结果表明:只有当二路调制信号的光功率相等且初相位差为零或者π2时,所引起的偏振态抖动最小.

全光缓存器研究的新进展

光数字分组交换是全光网的最终选择,全光缓存器是全光数字分组交换网的关键部件,在全光路由器、全光信号处理、射频光子学应用(相阵天线)等领域有广泛的应用前景。随着慢光技术的发展,全光缓存器的研究正成为当前研究热点。阐述了基于电诱导透明原理的慢光缓存器、以啁啾光栅为存储体的光栅型缓存器,以及以光纤为存储体的光纤环路型缓存器的原理、研究进展和存在问题,讨论了设计原则和改进措施。

光纤气体传感网络的研究进展

光纤传感网络是一种重要的传感网络。将国内外现有光纤气体传感器网络的多址技术归纳为:频分多址、时分多址、波分多址和码分多址等四类。前两类受铌酸锂调制器的消光比及偏振相关性能的制约,且存在无法多点同时监测、系统损耗较大等缺陷。采用波分多址技术的网络,其损耗及监测点间串扰均较小,但受到待测气体吸收峰位置和强度等因素制约,且成本较高。采用光码分多址技术的传感网络,可同时检测位置与浓度信息。该网络采用环行器代替耦合器降低损耗,还可利用全光缓存技术数十倍增加气室有效长度。此类网络将成为气体传感网络发展的重要方向之一。

四元数偏振光学研究进展

全面地介绍了四元数方法在偏振光学中的理论研究进展,包括重新定义的斯托克斯四元数、琼斯四元数、琼斯-穆勒四元数(JMQ),指出了琼斯-穆勒四元数各个分量的物理意义,给出了斯托克斯四元数与琼斯四元数的简单关系。对于各向异性材料,给出了一种直接从各向异性材料的介电张量求出琼斯-穆勒四元数JMQ的方法。证明了多重双折射效应导致的合成双折射满足重新定义的矢量叠加原理,以及使用叠加原理的条件。介绍了四元数偏振光学在保偏光纤应力传感器中的应用,利用四元数方法分析了它们的偏振问题,进行了实验,结果表明,利用四元数方法的理论分析结果与实验结果互相吻合得很好。

全光触发器的研究进展

全光触发器是数字光信号处理的基础技术,也是全光分组交换网的关键技术之一。文章就光触发器的功能模型与性能指标提出了自己的见解,概括总结了各种光触发器的原理与性能,并进行了比较。

基于SOA交叉增益调制效应的全光组合逻辑

基于半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制效应(XGM),提出了几种由基本逻辑与门构成的全光组合逻辑,包括一位比较器、带控制端口的2线-1线优先编码器、2线-4线译码器、2选1选择器,介绍了它们的基本结构、工作原理和真值表。利用扩展端口可进行多个组合逻辑级联,从而实现多端口、多位全光组合逻辑,如两个2线-1线优先编码器级联可实现4线-2线信号编码。结果表明基于SOA的XGM实现全光组合逻辑,原理简单、响应速度快、易于实现,是未来光子集成的一个重要发展内容。

光纤型缓存器的研究进展

对评价全光缓存器的技术指标作了评述,指出数字光缓存器并不仅仅起拷贝作用,而且要满足同步以及读写控制等要求。阐述了前向型、反馈型、SBS慢光型以及光纤光栅等不同结构的光纤型全光缓存器的原理、优缺点以及存在问题,指出目前尚没有任何一种全光缓存器达到比较理想的功能与指标,应该向一个综合的全光缓存系统发展。

新型混合结构空芯保偏光纤

提出一种在近红外波段具有高保偏、低损耗、优良弯曲特性的新型混合结构空芯保偏光纤。在19 cell光子带隙空芯光纤纤芯内添加双层反谐振弧形薄壁,形成创新性混合结构,在保持带隙型空芯光纤优良弯曲特性的同时,通过降低其反谐振结构的对称性,增强保偏特性。数值分析结果表明,对于1550nm波长光,双折射值可高达1.36×10^(-3)对应两偏振基模限制损耗分别为1.24×10^(-5)dB/km,4.64×1O^(-4)dB/km;弯曲半径为5 mm时,两偏振基模的损耗均小于1O^(-2)dB/km。对制作容差所进行的分析结果表明,该空芯保偏光纤在弧形薄壁曲率小范围制备误差情况下能保持良好的传输及保偏特性。光子带隙与反谐振混合结构,将为小弯曲半径下高保偏、低损耗空芯光纤的结构创新探索提供新动力,其优良性能也会有力地推动空芯保偏光纤的应用发展。

THz QCL波导结构研究与光束质量分析

THz量子级联激光器是理想的固态THz源,研究波导结构对激射光特性和远场光束质量的影响,是THz QCL设计中的关键。本文采用有限元方法对THz QCL双面和单面金属波导结构的限制和损耗特性进行分析,给出了限制因子、波导损耗和阈值增益随波导结构、激射波长等参数的变化关系。仿真实验结果表明:与单面金属波导相比,双面金属波导对光具有更好的限制作用,损耗也比较小,更适合做有源区的波导限制结构。在计算出波导中光场分布的基础上,又利用矢量衍射理论分析了THz QCL的光束质量,给出了不同波导宽度时出射光束的远场光束宽度和远场发散角,从应用方面为QCL的设计提供了一定参考。

基于SOA偏振旋转光开关的性能研究

利用SOA中的偏振主态的概念,理论分析了SOA中的偏振旋转的问题,并以此为基础提出了一种基于SOA中偏振旋转的光开关。这种光开关以SOA和偏振分束器(PolarizationBeam Combiner,PBC)为核心元件,利用光在SOA中的偏振旋转实现了光信号的开关,这种光开关具有开关速度快,功率均衡,易集成等优点,实验得到的开关消光比达到24 dB以上,开关速度达到20 ns。

单面金属波导太赫兹量子级联激光器的天线模型

太赫兹(THz)量子级联激光器(QCL)是理想的固态THz源,其出射光束的远场特性是THz QCL研究中重要的一部分。实验上,THz QCL的远场光斑常呈多瓣或环形结构,用一般的衍射理论难以解释,为此把激光器看成辐射天线,利用电磁场理论,推导了单面金属波导THz QCL辐射远场场分布和光强分布基本公式。对具有典型参数的THz QCL的远场分布进行了计算。数值结果表明:辐射远场光强分布是不对称的环形结构,且随着激光器的腔长变长,环逐渐变密。可见,THz QCL的天线模型给出了与实验观察一致的结果,说明天线模型更适合于THz QCL远场光束的分析。

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。

利用光纤空间M-Z干涉仪测量压电陶瓷相移系数

提出了一种利用光纤空间M-Z干涉仪测量压电陶瓷(PZT)相位调制器相移系数的新方法。光纤空间M-Z干涉仪的空间干涉场图与PZT的相移呈单值函数,可有效克服出射光强与相移呈多值函数的问题。设计了测试系统并应用该系统实际测量了一种PZT的相移系数,对结果进行了数字拟合,线性性好。与已有的理论计算和根据光强测量的方法比较,这种方法具有更高的准确性和重复性。PZT相位调制器是光纤干涉系统中的重要组成部分,这种测定相移系数的新方法,可广泛用于各种光纤干涉系统中。

利用可见光测量近红外单模光纤的模场

光纤的模场分布是光纤最基本的特性,它包含了很多光纤的有关信息,单模光纤都工作在不可见的近红外波长范围内,且在可见光范围并非单模工作。提出了一种利用可见光测量近红外单模光纤模场直径的新方法,导出了一个考虑光纤材料色散的更精确地计算不同V值时模场直径的公式,设计了利用可见光直接拍摄模斑的系统,采用缠绕法提取基模,消除了高阶模对测量结果的影响,利用二元非线性曲面拟合,测得了光纤在近红外工作波长下的模场直径。由于无需红外光源、红外探测器以及精密的扫描装置,该方法具有成本低廉、测量速度快、调整容易等优点。

低噪声高带宽模拟光电探测器的设计和制作

分析了交直流同时响应的模拟光电探测器设计和制作中的关键问题,与电压差分光电探测电路相比,电流差分电路具有工作点始终稳定在零点、有效抵消PIN的噪声电流,以及无负载电阻的热噪声等优点,并找到了电流差分电路工作的最佳条件,制作了探测波长范围为900~1 700nm的模拟光探测器,其信噪比优于35dB,最小可探测光强为200nW,响应度为700V/W,响应带宽达到0~70MHz。

铌酸锂马赫-曾德调制器零点漂移特性的研究

对铌酸锂马赫-曾德调制器(MZ-LN)调制特性曲线、半波电压和零点电压进行了测量。实验表明调制特性曲线存在一定的偏移,调制器的零点电压存在严重的漂移现象。实验研究了零点漂移对NRZ码和DPSK信号的影响,指出零点漂移与调制器的残留电压有关,产生原因来自于内部结构存在的电荷储存效应。

2.5Gbps泊松分布数据流发生器的研制

对一个网络进行实测与性能评估时,需要一个能够产生不同包长且满足泊松分布的信号源。设计了一种基于FPGA用来模拟用户码流的2.5Gbps信号发生器,产生信号帧的净负荷长度服从泊松分布。该信号发生器的研制克服了脉冲模式发生器(PPG)对于数据业务的产生不够灵活的缺点,提供了一种更加接近实际网络业务的数据信号源,对于分析、评估网络的各种性能具有参考价值。