河南理工大学, 物理与电子信息学院 河南 焦作 454003
为提高光载无线(radio over fiber, ROF)中光生毫米波的倍频系数及降低系统的复杂度, 提出了一种基于级联双驱动马赫曾德尔调制器(dual-drive Mach-Zehnder modulator, DMZM)与高非线性光纤(highly nonlinear fiber, HNLF)相结合的24倍频毫米波光载无线通信系统; 通过调节参数使两个调制器均工作在最大偏置点, 产生频谱纯净的四阶光边带, 采用单边带调制的方式将数据信号加载到4阶边带而后两边带耦合传输, 经过HNLF的四波混频效应后滤波得到12阶光边带, 最终由光电探测器(photo detector, PD)拍频生成高质量的24倍频毫米波信号。此外, 分析了HNLF的长度、入纤光功率以及标准线性光纤对系统性能的影响, 仿真结果表明, 当系统处于无差错传输时, 背靠背(back-to-back, BTB)传输与经30 km光纤传输后的功率代价为2.5 dB。该方案结构简单、成本低廉、倍频系数高, 为微波光子学的发展提供了一种新途径。
毫米波 24倍频 双驱动马赫曾德尔调制器 高非线性光纤 四波混频 光载无线通信 millimeter wave 24-tupling dual-drive Mach Zehnder modulator highly nonlinear fiber four-wave mixing radio over fiber 量子光学学报
2023, 29(1): 010702
1 空军航空维修技术学院，湖南 长沙 410124
2 复旦大学信息科学与工程学院，上海 200433
本文首先从理论上分析了在共极化双泵浦方案中，波长转换不会改变概率整形（PS）信号的概率分布，并且正交频分复用（OFDM）信号子载波的顺序可以保持不变的原因。然后，通过实验验证了全光波长转换后，PS-64QAM-OFDM信号通过高非线性光纤在零差相干检测系统中的传输。最后，通过实验证明，当波特率为20 Gbaud、误码率为1×10-2时，普通64QAM信号的光信噪比（OSNR）损耗为1 dB，PS-64QAM信号的OSNR损耗改善了0.5 dB。
光纤光学与光通信 概率整形 正交频分复用 波长变换 非线性光纤 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1906001
1 重庆邮电大学 通信与信息工程学院, 重庆 400065
2 东北大学 计算机科学与工程学院, 沈阳 110819
针对目前光网络物理层面临的窃听安全问题, 文章提出了一种基于高非线性光纤(HNLF)和超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)新的混合光加密方案。方案中采用简并四波混频(FWM)效应对用户信息进行加解密, 并采用光编码技术对密钥信息进行编解码, 编码的同时实现了密钥信号的隐匿传输。通过对比信道中传输的加密信号波形和原始发送信号波形衡量系统的安全性, 并通过系统接收端误码率来衡量系统的有效性。仿真结果表明, 使用了文章所提新的混合光加密方案后, 用户数据信息的频率和相位发生扰乱, 编码后的密钥信号光功率低至-34.4 dBm, 因此窃听信道既无法得到有效数据信息, 也检测不到密钥信号, 从而实现了正交相移键控(QPSK)信号的安全传输。
光加密 光编码 隐匿传输 高非线性光纤 超结构光纤布拉格光栅 optical encryption optical coding hidden transmission HNLF SSFBG
闫丽 1,2,3林启蒙 1,2,3宋园起 1,2,3贾谞卓 1,2,3[ ... ]江曼 1,2,3,*
1 西北大学 光子学与光子技术研究所，西安 710127
2 西北大学 陕西省光电子技术重点实验室，西安 710127
3 西北大学 省部共建西部能源光子技术国家重点实验室，西安 710127
报道了一种基于非线性光纤的宽光谱类噪声锁模掺铒光纤激光器。在非线性偏振旋转锁模掺铒光纤激光谐振腔内引入色散补偿光纤和高非线性光纤，实现腔内色散和非线性管理，最终获得稳定的锁模脉冲输出。当在谐振腔内引入6 cm高非线性光纤时，可以获得中心波长为1 534 nm，脉冲宽度为1.9 ps，重复频率为20.1 MHz，40 dB光谱带宽约为100 nm的超短脉冲输出。在此基础上，将高非线性光纤长度增加至30 cm时，通过优化波片角度，观察到稳定的类噪声锁模脉冲输出，其输出光谱覆盖范围为1 280~1 850 nm，40 dB带宽为500 nm，尖峰脉冲宽度短至70.9 fs，基座脉冲宽度为26.6 ps，重复频率约19.7 MHz。同时在实验中发现随着泵浦功率的提高，类噪声脉冲的基座脉宽和尖峰脉宽的演化呈相反趋势，光谱覆盖范围更宽。该类噪声锁模光纤激光器的研究对低相干光谱干涉技术的发展具有重要意义。
宽光谱 高非线性光纤 色散 类噪声脉冲 非线性偏振旋转锁模 Broad spectrum Highly nonlinear fiber Dispersion Noise-like pulse Nonlinear polarization rotation mode-locking 张朝阳 1,3陆宝乐 1,2,3,*陈浩伟 1,2,3王凯歌 1,2,3白晋涛 1,2,3,*
1 西北大学 光子学与光子技术研究所，省部共建西部能源光子技术国家重点实验室，西安 710069
2 国家级光电技术与纳米功能材料国际联合研究中心，西安 710069
3 陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心，陕西省光电子技术重点实验室，西安 710069
研究了一种基于非线性光纤环形镜“8”字形谐振腔结构的波长可调谐被动锁模掺铒光纤激光器，该激光器通过将偏振控制器加在耦合比为30/70的2×2光纤耦合器首尾相连的环内，在整个谐振腔的右端搭建了一个Sagnac环形滤波器。当泵浦功率为270 mW时，锁模光纤激光器输出了中心波长为1 555.7 nm的传统孤子，其光谱的3-dB带宽为4.2 nm，重复频率为21.1 MHz，信噪比为68 dB，脉冲宽度为0.759 ps。此外，在不改变腔内其他器件的情况下只增加泵浦功率，实现了锁模光纤激光器的连续可调谐，中心波长的调谐范围为1.5 nm；在增加泵浦功率到360 mW时，调节偏振控制器出现了松束缚态孤子。
激光器 传统孤子 非线性光纤环形镜 掺铒 被动锁模 Laser Traditional soliton Nonlinear optical loop mirror Er-doped Passively mode-locked 红外与激光工程
2021, 50(8): 20210368
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
实验搭建了基于分离脉冲放大及光纤非线性压缩的掺铒光纤激光系统。通过三块长度倍增的YVO4晶体进行偏振复用,实现了八脉冲的分离与合成。探究了不同脉冲宽度的注入条件下分离脉冲主放大器的合成效率。将放大后的脉冲耦合入一段单模保偏光纤中进行非线性压缩,通过控制主放大器的抽运光功率和压缩器的光纤长度,对非线性压缩过程进行优化,获得了重复频率为80.4 MHz、平均功率为510 mW、脉冲宽度为55 fs的超短脉冲。最后,采用MgO∶PPLN晶体进行光学倍频处理,在中心波长783.4 nm处获得了平均功率为146 mW、脉冲宽度为75 fs的倍频光,相应的倍频效率为31%。
激光器 掺铒激光器 分离脉冲放大 非线性光纤压缩 自相位调制 光学学报
2021, 41(19): 1936001
1 南瑞集团（国网电力科学研究院）有限公司，江苏 南京 211006
2 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，湖北 武汉 430074
介绍了一种基于分离脉冲的掺铒光纤飞秒激光放大技术及光源装置。该光源采用分离脉冲放大技术将待放大种子脉冲先通过偏振复用方式分割成若干个子脉冲，再由光纤主放大器非线性放大和压缩，从而免去了光栅对或者棱镜对的使用。1.55 μm波段分离脉冲放大技术的特点在于不仅可以有效降低飞秒脉冲放大过程中的光谱非线性畸变，实现无基底的时域脉冲输出，而且可以通过管理泵浦光强度和光纤长度对非线性效应和光谱展宽程度进行精细控制。实验上，研究了主放大器在低非线性条件和高非线性条件下的脉冲放大和压缩效果。其中，在低非线性条件下，主放大器直接输出脉冲宽度830 fs，平均功率3 W的激光，相应峰值功率为36.1 kW；在高非线性条件下，主放大器直接输出脉冲宽度137 fs、平均功率1.54 W的激光，相应峰值功率为112 kW。通过周期极化铌酸锂晶体光学倍频验证了1560 nm飞秒脉冲的对比度，倍频效率最高可达40.3%。
激光技术 激光放大器 掺铒光纤 非线性光纤光学 锁模激光器 激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1914001
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光纤光学及光通信实验室, 天津 300072
2 天津光电集团有限公司, 天津 300384
报道了一种基于非线性光纤环形镜的工作在耗散孤子共振(DSR)区域的被动锁模掺铒光纤激光器,分别在反常和正常色散区获得了方波脉冲输出。在腔内净色散值约为-0.32ps 2的反常色散区,当泵浦功率为481.2mW时,获得了最大时域宽度为33ns、单脉冲能量约为12.4nJ的方波脉冲。通过在腔内插入一段7m长的色散补偿光纤,使激光器工作在腔内净色散值约为2.85ps 2的正常色散区,在同样的泵浦条件下,获得了最大时域宽度为34.3ns、单脉冲能量约为9.42nJ的方波脉冲。这表明在满足腔内参数平衡的条件下,DSR方波脉冲可同时在反常和正常色散区产生。另外,还研究了泵浦功率对方波脉冲的时域宽度和单脉冲能量的影响,结果表明,随着泵浦功率的增加,方波脉冲的时域宽度和单脉冲能量均呈线性变化。
激光器 光纤激光器 耗散孤子共振 方波脉冲 非线性光纤环形镜 色散管理 中国激光
2020, 47(12): 1201006
