超高Q微波光子滤波器的研究进展

微波光子滤波器是一种具有射频滤波功能的光学子系统。相对于普通的电域射频滤波器件,微波光子滤波器具有高带宽、低损耗以及不受电磁干扰影响等优点。Q(即品质因数)是衡量带通滤波器性能的主要参数之一,其大小反映了滤波器的频率选择特性。已报道的各种提高微波光子滤波器Q的方法中,基于多级滤波器级联的结构能够显著提高滤波器的Q,因而得到广泛关注。本文以超高Q为主线,综述了基于级联结构的微波光子滤波器的研究进展,并对微波光子滤波器的下一步研究进行了展望。

全新布里渊散射可切换微波光子滤波器

提出了一个新的基于布里渊散射效应的微波光子滤波器。该滤波器可通过调谐系统中光滤波器的中心波长，实现高解析度带通滤波器与陷波滤波器之间的灵活切换，并且通过调谐产生受激布里渊散射的泵浦光的波长可实现滤波器通带或阻带的中心频率在很大频率范围内连续调谐。该滤波器为全光结构，因此具有非常大的调谐范围（调谐上限仅受限于试验中使用的矢量网络分析仪的显示频率上限）。系统中采用相位调制器，因此没有偏置电压漂移问题。实验结果展示了一个带通与陷波滤可灵活切换的高解析度微波光子滤波器，并且通带和阻带的中心频率在9～26.5 GHz范围内连续可调谐，其中带通滤波器的通带具有极窄3 dB带宽，约28 MHz（由光纤本身布里渊增益区线宽所决定）。

基于全固光子带隙光纤的传感器特性

为研究基于全固光子带隙光纤(AS-PBF)传感器的特性,使用熔接机在一根AS-PBF上间隔一段距离制作两个锥形光纤,制备出一种基于双锥型模式干涉的特种光纤传感器。与传统单模光纤或折射率传导的光子晶体相比,AS-PBF的纤芯有效折射率较低,而包层有效折射率较高。通过理论分析和实验验证,研究了这种光纤结构对温度和轴向应力的响应。实验结果表明:温度和轴向应力灵敏度分别约为0.063 nm/℃和-1.74 nm/N。与长周期光栅、布拉格光栅相比,基于全固带隙光纤的双锥型模式干涉传感器具有结构紧凑、制备简单等优势,在光纤传感领域具有广泛的应用前景。

光学旋涡与轨道角动量光通信

光学旋涡(optical vortices,OV)光束包含螺旋型相位因子,具有全新的自由度——轨道角动量(orbital angular momentum,OAM).OAM本征值为l,且理论上拓扑荷l可取任意整数,这为光学旋涡在光通信系统中的各种应用提供基础.目前有很多方法可用于光学旋涡的产生与检测,而光学旋涡在光通信系统中的应用也正是基于这些方法.OAM在自由空间光通信系统中的应用机制可分为OAM键控(OAM状态作为调制方式)和OAM复用(OAM光束作为复用信道).针对这两种机制已展开大量的理论研究和实验探索,认为光学旋涡可为丰富自由空间光通信系统的调制方式和增加传输容量提供潜在的解决方案.光学旋涡光束的OAM和角向位置的不确定性关系也为之带来了与生俱来的安全优势.光学旋涡的独有特性为光通信系统的性能改善提供了巨大潜力.

基于法拉第效应双偏振光纤激光磁场传感器的纵向空间响应

利用法拉第效应,正交双偏振光纤激光器已被证明可用来实现灵活小巧的磁场传感器.为了发展适宜的封装结构以优化对磁场的传感灵敏度,有必要研究双偏振光纤激光磁场传感器在磁场中的空间响应特性。对长度为21 mm的光纤激光器在磁场宽度为3 mm、5 mm、7 mm以及磁场强度为0.5 T、0.75 T和1 T时的纵向空间响应进行了实验研究。研究表明,沿着双偏振光纤激光磁场传感器的纵向,其各个部分对磁场的空间响应是不均匀的。空间响应的峰值出现在激光腔的中间并沿激光器纵向呈对称的高斯分布。这种空间响应的分布特性与光纤光栅的分布式布拉格反射有关。

基于幅度估计的光相干检测增强方法

研究增强光相干接收中的幅度估计方法.利用传统平衡接收方法中被抵消的功率信息进行幅度估计,提高QAM信号检测准确性.仿真结果表明,该方法与传统平衡接收方法相比,在接收16QAM和64QAM的调制信号时,两者均可增加1 dB左右的信噪比容限.

基于DML的18.6Gb/s无色散补偿DDO-OFDM系统

为了降低直接检测光正交频分复用(DDO-OFDM)系统的成本并提高传输速率,采用载波选择性填充和预加重技术,利用带宽为10GHz的DML激光器实现了信号速率达18.6Gb/s的20km标准单模光纤(SSMF)无色散补偿的传输。实验结果表明利用本方案采用的技术,可以实现结构简单、频谱利用率高、成本低的直接检测OFDM传输系统。

光纤光栅振动传感器在台式钻机上的应用

利用光纤光栅振动传感器检测台式钻机工作过程中的振动情况并输出反馈信号来控制钻机自适应改变工作状态,防止加工过程中因钻机振动而造成原材料的变形或者损坏。与普通振动传感器相比,光纤光栅振动传感器在精密器件的加工应用上有突出的优势。

傅里叶域锁模光纤激光器的输出特性

对傅里叶锁模光纤激光器进行了实验研究,重点研究了激光腔内Fabry-Perot滤波器的工作状态对激光器输出性能的影响。实验得到:调节滤波器驱动信号的直流偏置可以调节激光器的中心波长,调节扫描幅度的大小可以调节激光器波长扫描范围在几个nm到一百多个nm之间变化。同时还研究了频偏对激光器输出性能的影响,正频偏主要是导致脉冲前沿更陡而脉冲后沿发生畸变下降更缓,负频偏正好相反,导致脉冲后沿更陡而前沿发生畸变下降更缓。

光纤激光磁场传感器灵敏度与拍频频率的关系

基于法拉第效应,正交双频光纤激光器已经被证明可用于实现磁场传感。但这种传感器对磁场的灵敏度与激光器初始的拍频频率相关。因此对这种传感器的磁场灵敏度与拍频频率的关系进行了研究。理论和实验结果表明,传感器对磁场的灵敏度与拍频频率间呈非线性关系,并且灵敏度随着拍频频率的减小而增大。该灵敏度存在一个由费尔德常数决定的上限值。对于实验中基于掺铒光纤制备的短腔光纤激光器,通过将初始拍频频率降至2 MHz,获得了激光器对磁场响应的最大灵敏度43 Hz/μT。此外,激光器初始拍频频率与抽运激光的偏振态也有关系。实验表明,通过调谐抽运激光的偏振态,可以动态地调谐传感器对磁场的灵敏度。