作者单位
摘要
西安邮电大学电子工程学院,陕西 西安 710121
提出一种高平坦宽带光学频率梳(OFC)信号产生方案,对高平坦、宽带电光频梳信号产生机理与方法开展了理论研究与仿真分析。在仿真分析中,利用双驱动马赫-曾德尔调制器产生光频梳信号,利用相位调制器进一步提升梳状线的数量,最后通过联合优化马赫-曾德尔调制器的驱动信号功率和直流偏置电压来提高平坦度。仿真结果显示,该方案可产生带宽为1.08 THz的宽带光频梳信号,音噪比(TNR)达到60 dB、平坦度达到0.5 dB。将所提方案应用于光载太赫兹通信系统,通过仿真验证了单通道及多通道16阶正交幅度调制(16QAM)太赫兹信号在背对背(BTB)或10 km光纤传输情况下的传输性能。结果表明,上述每种情况下的误码率都低于前向纠错码的阈值。
光频梳 马赫-曾德尔调制器 相位调制器 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0522002
Author Affiliations
Abstract
1 Instituto de Bioingeniería, Universidad Miguel Hernández, Elche 03202, Spain
2 Departamento de Física Aplicada, Universidad Miguel Hernández, Elche 03202, Spain
3 Departamento de Ciencia de Materiales, Óptica y Tec. Electrónica, Universidad Miguel Hernández, Elche 03202, Spain
In this work, we compare different methods for implementing a triplicator, a phase grating that generates three equi-intense diffraction orders. The design with optimal efficiency features a continuous phase profile, which cannot be easily reproduced, and is typically affected by quantization. We compare its performance with binary and sinusoidal phase profiles. We also analyze the effect of quantizing the phase levels. Finally, a random approach is adopted to eliminate the additional harmonic orders. In all cases, a liquid-crystal-on-silicon spatial light modulator is employed to experimentally verify and compare the different approaches.
diffraction gratings phase modulation triplicator spatial light modulators 
Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 020501
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Precision Instruments, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2 School of Physics, University of the Witwatersrand, Wits, South Africa
Spatial light modulators, as dynamic flat-panel optical devices, have witnessed rapid development over the past two decades, concomitant with the advancements in micro- and opto-electronic integration technology. In particular, liquid-crystal spatial light modulator (LC-SLM) technologies have been regarded as versatile tools for generating arbitrary optical fields and tailoring all degrees of freedom beyond just phase and amplitude. These devices have gained significant interest in the nascent field of structured light in space and time, facilitated by their ease of use and real-time light manipulation, fueling both fundamental research and practical applications. Here we provide an overview of the key working principles of LC-SLMs and review the significant progress made to date in their deployment for various applications, covering topics as diverse as beam shaping and steering, holography, optical trapping and tweezers, measurement, wavefront coding, optical vortex, and quantum optics. Finally, we conclude with an outlook on the potential opportunities and technical challenges in this rapidly developing field.
liquid crystal spatial light modulators liquid crystal devices structured light holography applications 
Opto-Electronic Science
2023, 2(8): 230026
作者单位
摘要
上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室 电子工程系,上海 200240
压电效应是一种实现电能与机械能之间相互转换的重要物理现象。随着集成光电子技术和压电薄膜材料制备技术的日益成熟,压电效应在光电子集成芯片领域引起广泛的研究。在压电效应的作用下,外部电场可以操控薄膜材料的形变,从而改变折射率,实现光电调谐和声光调制。本文首先介绍常见压电薄膜材料及其研究进展,随后回顾和探讨基于压电效应的光电子集成器件的研究进展。最后,对压电调谐器件和声光调制器的应用进行介绍和展望,分析其大规模应用面临的挑战和问题。
硅基光电子学 压电效应 可调谐器件 声光调制器 光电子集成芯片 Silicon photonics Piezoelectric effect Tunable devices Acousto-optic modulators Integrated optoelectronic chips 
光子学报
2023, 52(11): 1113001
作者单位
摘要
天津工业大学 电子与信息工程学院, 天津 300000
低半波电压电光调制器是实现大规模光电集成的关键。文章提出了一种半波电压低于1.5V的薄膜铌酸锂马赫-曾德尔(Mach-Zehnder,MZ)电光调制器,选用绝缘体上单晶薄膜铌酸锂材料作为设计基础,分析了直波导、多模干涉耦合器、弯曲波导和调制臂等结构对电光调制器的影响。结果表明,当调制臂长为3mm时,该薄膜铌酸锂电光调制器具有1.05V的低半波电压、0.319dB的低损耗和27dB的高消光比。同时,该调制器半波电压长度积为0.315V·cm,调制效率高,具有与CMOS技术兼容的半波电压,有利于大规模光电集成。
铌酸锂 马赫-曾德尔电光调制器 多模干涉耦合器 低半波电压 lithium niobate Mach-Zehnder electro-optic modulators multimode interference couplers low half-wave voltage 
半导体光电
2023, 44(5): 679
作者单位
摘要
南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室,人工微结构科学与技术协同中心,江苏 南京 210093
高速率、低功耗的小型化电光调制器是现代电通信网络和微波光子系统的关键组成部分。基于人工表面等离激元的慢光效应,设计了一种利用金属光子晶体电极的马赫-曾德尔干涉仪电光调制器。通过在薄膜铌酸锂光子芯片上调控微波色散与群速度,实现了微波与光波之间更强的相互耦合作用。对电光重叠积分因子的分析表明,这种结构相较条形电极结构可以通过更短的传播长度得到相同的相移,实现高效的调制过程。同时,所提慢光效应结构也可以应用于其他集成化的电光器件。
光学器件 电光调制器 人工表面等离激元 慢光效应 薄膜铌酸锂 
光学学报
2023, 43(19): 1923001
Author Affiliations
Abstract
1 Photonics Research Center, the Hong Kong Polytechnic University Shenzhen Research Institute, Shenzhen 518057, China
2 Department of Electrical Engineering and Photonics Research Institute, the Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong 999077, China
3 Institute of Photonics Technology, Jinan University, Guangzhou 510632, China
We report broadband all-fiber optical phase modulation based on the photo-thermal effect in a gas-filled hollow-core fiber. The phase modulation dynamics are studied by multi-physics simulation. A phase modulator is fabricated using a 5.6-cm-long anti-resonant hollow-core fiber with pure acetylene filling. It has a half-wave optical power of 289 mW at 100 kHz and an average insertion loss 0.6 dB over a broad wavelength range from 1450 to 1650 nm. The rise and fall time constants are 3.5 and 3.7 μs, respectively, 2–3 orders of magnitude better than the previously reported microfiber-based photo-thermal phase modulators. The gas-filled hollow-core waveguide configuration is promising for optical phase modulation from ultraviolet to mid-infrared which is challenging to achieve with solid optical fibers.
optical modulators photo-thermal effects hollow-core fibers 
Opto-Electronic Advances
2023, 6(5): 220085
沈祥国 1徐银 1,2董越 1,2张博 1,2倪屹 1,2,*
作者单位
摘要
1 江南大学物联网工程学院,江苏 无锡 214122
2 江南大学先进技术研究院,江苏 无锡 214122
提出一种异质集成型薄膜铌酸锂电光调制器,由底部氮化硅波导、中间BCB黏合层、顶部铌酸锂薄膜构成调制区波导结构,调制电极位于铌酸锂薄膜的上部且二者之间填充了低折射率的SiO2,以利于实现折射率匹配并降低光损耗、微波损耗。进一步利用马赫-曾德尔干涉仪结构,设计了相应的电光调制器,并提出一种倒台阶型薄膜结构,该结构可实现输入、输出波导与调制区波导的高效耦合。对该电光调制器进行行波高速匹配设计,所得器件的半波电压长度积为1.77 V·cm,3 dB调制带宽为140 GHz,且调制区长度仅为5 mm。所提器件结构有望在大带宽薄膜铌酸锂电光调制器设计中发挥优势,助力薄膜铌酸锂光子集成器件的快速发展。
集成光学 集成光器件 调制器 铌酸锂 集成光学材料 
光学学报
2023, 43(14): 1413001
李义超 1,2,*符佳 1吕波 1黄耀 1[ ... ]肖炳甲 1
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
4 合肥工业大学电气与自动化工程学院, 安徽 合肥 230009
电流密度分布是等离子体物理研究的关键分布参数, 在托卡马克先进运行模式发展, 电流驱动, 约束与输运等方面发挥着重要的作用。 中性束与等离子体相互作用产生的分裂光谱, 包括σ分量与π分量, 水平观测时, σ分量的偏振方向垂直于等效电场的方向, π分量的偏振方向平行于等效电场的方向, 通过测量分裂光谱的偏振方向可以反演出等离子体电流密度分布。 基于光弹调制器的偏振检测系统具有检测精度高、 时间响应迅速的独特优点, 非常适用于等离子体电流快速变化下的电流密度分布测量。 光弹调制器的双折射晶体在周期性外部驱动源的作用下发生弹性形变, 其折射率会产生周期性的变化, 当偏振光通过时, 出射光的偏振特性将相应产生周期性变化, 再经过偏振片, 形成调制的光强变化。 运动斯塔克效应(MSE)诊断的偏振检测系统由两个光弹调制器(PEM)和一个偏振片组成, 通过检测不同调制频率的调制强度的比值, 从而快速、 精确地获得分裂光谱的偏振方向的实时变化, 进而得到等离子体电流密度分布。 详细介绍了东方超环托卡马克(EAST)装置上的MSE诊断, 初步完成了离线测试与标定, 参与中性束电流本文驱动物理实验, 初步获得了等离子体电流密度分布的信息。
光谱诊断 偏振检测 光弹调制器 Spectroscopic diagnostics Polarization detection Photoelastic modulators 
光谱学与光谱分析
2023, 43(1): 111
作者单位
摘要
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,江苏 南京 210044
利用电信号改变氧化石墨烯(GO)固有的光学吸收特性,可以实现对光纤锁模激光器输出性能的有效调控。在GO中引入聚苯乙烯(PS)纳米微球可以实现光波导结构,进而形成局域场并有效降低器件损耗。因此,采用微电子打印工艺制备了基于GO/PS的电光调制器,并以较低的泵浦功率(34.3 mW)实现了环形光纤激光器运转模式的主动调控。在0~20 V的调制电压下,激光器实现了连续波、调Q锁模、锁模三种运转模式的切换。所设计的全光纤电调制器件将锁模信号的脉冲宽度压缩到了20 ps,对应的重复频率为21.4 MHz。通过调控驱动电压,该器件的插入损耗从2.30 dB降低到了0.86 dB,平均输出功率从1.09 mW提升了1.52 mW。
激光器 光纤锁模激光器 电光调制器 模式切换 氧化石墨烯 聚苯乙烯 
光学学报
2023, 43(2): 0214001

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