1 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
针对机械微弯长周期光纤光栅的基模HE11到高阶纤芯矢量模式(TE01、TM01和HE21)的耦合特性,分析了阶跃型和反抛物线型两种少模光纤结构下机械微弯长周期光纤光栅的光栅周期、微弯幅度和耦合系数等参数对矢量模式耦合的影响。研究结果表明,耦合系数是模式耦合过程中的关键,通过施加压力改变光纤的微弯幅度可以有效调谐光栅矢量模式的耦合强度。基于反抛物线型光纤结构的机械微弯长周期光纤光栅可以特定波长激发特定的高阶矢量模式(TE01、TM01和HE21),并且由基模向高阶模式转换的谐振波长可调谐。该机械微弯长周期光纤光栅在矢量模式复用、轨道角动量的产生和复用领域有潜在的应用价值。
光纤光学 机械微弯长周期光纤光栅 少模光纤 矢量模式转换 光学学报
2020, 40(12): 1206003
1 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
为了实现模分复用系统中的模式转换,提出了基于环形光纤的倾斜长周期光纤光栅的矢量模式转换方法。利用有限差分法和耦合模理论,研究了折射率调制的倾斜角度、幅度函数、光栅长度及耦合系数对模式耦合的影响。结果表明,在相位匹配条件下,该光栅可在不同波长处实现基模到特定高阶矢量模式的转换,且波长间隔大于150 nm。倾斜角度在模式耦合中起着关键作用,在倾斜角度约为84°时转换效率可达到最大。与现有模式转换方法相比,这种模式转换器模式间隔较大,模式间串扰低、转换效率高,在轨道角动量复用和矢量模式复用中有潜在应用价值。
光纤光学 倾斜长周期光纤光栅 矢量模式转换 少模环形光纤 耦合模理论
1 北京交通大学 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学 光波技术研究所, 北京 100044
提出了一种基于环形芯铒离子部分掺杂光纤的涡旋光纤放大器。针对该掺铒光纤的放大特性, 研究了光纤长度、掺铒浓度与抽运功率对信号模式增益特性的影响。研究结果表明, 该光纤放大器能够支持22个轨道角动量模式稳定传输, 且C波段(1 530～1 565 nm)所有信号模式增益大于23 dB, 信噪比高于27 dB, 差分模式增益小于0.015 dB。所提出的基于环形芯光纤的涡旋光纤放大器具有支持轨道角动量模式数量多、差分模式增益低、信噪比高的优势, 对于OAM复用长距离传输系统中的在线放大具有重要参考价值。
光纤放大器 轨道角动量 有效折射率差 差分模式增益 自发辐射放大 fiber amplifier orbital angular momentum effective refractive index difference differential mode gain amplified spontaneous emission
北京交通大学全光网及现代通信网教育部重点实验室光波技术研究所, 北京 100044
提出一种反抛物线型掺铒光纤,该光纤可以实现二阶模式组中简并矢量模式的有效分离。将其作为光纤激光器的增益介质,采用数值方法分析光纤中饵离子掺杂分布、饵离子掺杂浓度、光纤长度和抽运光功率对掺饵光纤激光器输出模式的影响。通过在光纤不同环形区域内掺杂饵离子,可以实现TE01模式或TM01模式的单独输出,并且激光器的斜率效率分别高达67.4%和63.5%,输出模式纯度分别高达99.97%和99.99%。所提的基于反抛物线型掺铒光纤的激光器具有斜率效率高、输出模式纯度高的优势,该光纤激光器可应用于高功率激光器、光纤通信和光纤传感等领域。
激光器 光纤激光器 掺杂分布 斜率效率 模式纯度
Author Affiliations
Abstract
1 Key Lab of All Optical Network & Advanced Telecommunication Network of EMC, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
2 Institute of Lightwave Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
We present a single-mode multilayer-core fiber with a large mode area (LMA) and a low bending loss in this Letter. A low equivalent core-cladding refractive index difference is achieved by exploiting the multilayer structure. The multilayer structure has a better bending performance than a traditional step-index core and this structure also contributes to realizing different curved refractive index profiles that have a better bending performance. An index trench is also introduced to dramatically reduce the bending loss. The experimental results show that, at a wavelength of 1550 nm, the mode area of the fabricated fiber is about 215.5 μm2 and the bending loss is 0.58 dB/turn at a 10 mm bending radius. The LMA and excellent bending performance can be obtained simultaneously with the proposed fiber.
060.2280 Fiber design and fabrication 060.2310 Fiber optics 060.2400 Fiber properties 060.2430 Fibers, single-mode Chinese Optics Letters
2016, 14(12): 120601
1 北京交通大学 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学 光波技术研究所, 北京 100044
3 青岛农业大学 科学与信息学院, 山东 青岛 266109
提出了一个基于偏振调制的最佳接收灵敏度ROF链路系统。其根本原理在于实现具有最佳光载波边带比(OCSR)的光单边带调制技术, 为此, 利用偏振调制和滤波技术, 线偏光首先经由一个特定偏振角α进入偏振调制器, 然后一个固定起偏角β的起偏器被用来合并偏振信息, 最后利用一个光滤波器实现光双边带调制到光单边带调制的转换。研究发现所获得的OCSR只与两个偏振角(α和β)有关, 通过仔细调节上述指标, 可以将OCSR调谐至最佳值0 dB。利用仿真验证了上述结论, 仿真发现通过将OCSR调谐至最佳值将大大提高ROF链路的接收灵敏度。
微波光子 微波光子链路 接收灵敏度 光单边带调制 光载波边带比 microwave photonic radio-over-fibre link receiver sensitivity optical single sideband modulation optical carrier-to-sideband ratio 红外与激光工程
2016, 45(6): 0617004
1 全光网络与现代通信网教育部重点实验室 北京交通大学电子信息工程学院, 北京 100044
2 光波技术研究所 北京交通大学电子信息工程学院, 北京 100044
3 青岛农业大学理学与信息科学学院, 山东 青岛 266109
研究了一种基于二次外差法的八倍频毫米波光子发生器.该方案将二次外差法的相关原理应用到倍频式毫米波光子发生器的研究中.利用两次拍频, 抵消两个独立激光器各自的相位噪声, 得到了频率八倍于射频本振频率的射频毫米波信号.理论推导了毫米波产生的原理, 讨论了影响射频功率代价的激光器相位噪声、光纤色散和光链路的延时失配问题, 在此基础上进行了仿真模拟验证了光子发生器的工作原理及在模拟光链路中的应用.
光纤通信 微波光子 毫米波 二次外差 optical communications microwave photonic millimeter-wave two-step heterodyne
1 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
系统地研究了带有掺氟下陷层的多芯光纤中不同下陷结构参数对串扰特性及模场面积的影响。研究表明，通过调整下陷层的结构参数，在不牺牲低串扰特性的前提下，这种多芯光纤可以实现大的有效面积。另外，详细讨论了下陷层的结构参数对光纤色散及色散斜率的影响，并针对光纤色散问题在实验上得到了验证。分析表明这种低串扰、大有效面积掺氟下陷层多芯光纤在大容量、高功率光纤通信系统中具有重要的潜在应用价值。
光纤光学 多芯光纤 数值模拟 掺氟下陷层 大模场面积 低串扰 色散 光学学报
2013, 33(10): 1006001
1 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
2 青岛农业大学理学与信息学院, 山东 青岛 266109
提出了一种基于长周期光纤光栅(LPFG)载边比(CSR)连续可调的单边带调制光载无线通信(RoF)系统。其核心单元是由偏振控制器(PC)、偏振分束器(PBS)、两个平行的长周期光纤光栅和偏振合束器(PBC)构成的载边比调节单元。通过调节偏振控制器输出的偏振角度，就可以实现载边比的连续可调。进一步分析了调制指数、长周期光纤光栅透射率峰值和马赫曾德尔调制器消光比对载边比的影响。仿真结果与理论分析结果具有很好的一致性。经40 km标准单模光纤(SMF)传输后的仿真实验表明，当载边比由13.22 dB调节到5.4 dB后，系统灵敏度提高了5.7 dB。
光纤光学 光载无线通信 载边比调节 单边带调制 长周期光纤光栅
1 北京交通大学 光波技术研究所, 北京 100044
2 北京交通大学 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
3 邢台学院 物理系, 河北 邢台 054001
短线腔掺铒光纤激光器由环形器(OC)、自制的Bi3+Ga3+Al3+共掺高浓度掺铒光纤(BiGaAl-EDF)、均匀光纤布拉格光栅(UFBG)和波分复用器(WDM)组成。以OC作为全反射腔镜, UFBG为波长选择性部分反射腔镜, 利用1 530 nm处吸收系数为84.253 dB/m 的BiGaAl-EDF为增益介质, 室温下获得了中心波长为1 544.31 nm、边模抑制比(SMSR)大于55 dB的激光输出。分析了BiGaAl-EDF长度对激光器输出特性的影响。结果表明: 采用12 cm长的光纤实现了短线腔的窄线宽激光输出, 在25 cm长度下, 该激光器具有最小的起振阈值和最大的输出功率。测试表明, 该短线腔激光器具有线性输出特性, 并且其中心波长和输出功率不随时间的变化而发生漂移。
激光技术 掺铒光纤激光器 短线腔 环形器 光纤布拉格光栅 laser technique erbium-doped fiber laser short linear cavity optical circulator fiber Bragg grating
