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 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
1 长春大学理学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学材料科学与工程学院，吉林 长春 130013
高非线性光子晶体光纤具有小纤芯、大折射率对比度的特点，采用Bi-Ge-Ga多组分激光玻璃材料作为纤芯材料设计了特殊结构的高非线性光子晶体光纤。运用全矢量有限元法结合完美边界条件，得出该光子晶体光纤在波长为1.55 μm、1.80 μm处的双折射系数分别为2.89×10-2与3.28×10-2。色散曲线表明，结构参数M=d/Λ分别为0.5和0.6的光子晶体光纤，当内包层椭圆空气孔椭圆率为0.6时有两个零色散点，呈现了负色散特性。在1.55 μm处，X偏振的限制损耗在3.8784×10-5~4.5739×10-5 dB?km-1之间，Y偏振的限制损耗在3.5203×10-5~4.2147×10-5 dB?km-1之间，为光通信、微结构光纤传感器等非线性光纤研究领域的研究提供了参考借鉴。
光纤光学 光子晶体光纤 高非线性 色散 双折射 激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0306003
强激光与粒子束
2021, 33(9): 091005
1 安徽工业大学 材料科学与工程学院, 安徽 马鞍山243032
2 杭州电子科技大学 创新材料研究院, 杭州 310012
光子晶体光纤(PCF)的内部结构及材料对传输特性具有重要影响, 构建PCF的仿真模型能够快速有效地优化光纤的设计和缩短研制周期。采用全矢量有限元数值仿真方法, 研究了结构参数对PCF的模式特征、双折射、非线性、有效面积、限制损耗和色散等特性指标的调控机制, 并通过在纤芯中心位置引入轴对称分布椭圆形空气孔的方式, 实现了在1.55 μm波长处获得了高达1.39×10-2的双折射、10-7量级的限制损耗和高达37.98 W-1·km-1、44.39 W-1·km-1的HE■■、HE■■非线性系数, 以及在0.8~2.0 μm波段获得了色散值为-1.3±0.3 ps/(km·nm)的近零色散平坦。
光子晶体光纤 色散平坦 限制损耗 高非线性 photonic crystal fiber flat dispersion limiting loss high nonlinearity
廊坊师范学院 电子信息工程学院, 河北 廊坊 065000
为了在理论和实际中研制能够产生高效平坦宽带中红外超连续谱的光纤, 文章提出一种以三硒化二砷(As2Se3)为背景材料的微结构光纤,利用非线性薛定谔方程计算模拟了光纤的结构参数对色散、耗损与非线性特性的影响, 选取优化结构参数实现高非线性色散平坦全正常色散。采用该结构光纤对中超短脉冲的展宽机制进行分析, 研究了光纤长度、泵浦中心波长、峰值功率以及泵浦宽度等参数对超连续谱生成的影响, 并通过此光纤实现平坦中红外超连续谱的输出。搭建了实验平台, 选取优化的光纤长度和泵浦参数检测了飞秒激光脉冲在As2Se3微结构光纤中的传输过程和输出谱, 实验结果表明, 采用该结构光纤能够生成波长展宽为3~6 μm的高效平坦宽带中红外超连续谱, 此连续谱可应用在物质探测、生物化学、食品检测和环境分析等领域。
微结构光纤 超连续谱 中红外波 高非线性 飞秒激光器 microstructured optical fiber supercontinuum mid-infrared wave high-nonlinear femtosecond pulse laser
1 萍乡学院 机械电子工程学院, 江西 萍乡 337055
2 赣南师范大学 物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
设计了一种对称椭圆空气孔缺陷的光子晶体光纤,采用全矢量有限元法, 研究了该结构光纤基模的电场分布、双折射、色散、非线性及限制损耗等特性。结果表明：基模能量大部分限制 在光纤的纤芯。在λ=1550 nm, Λ=3.0 μm时,光纤基模的双折射达到了3.327×10-2, 并且色散值几乎为零,同时非线性系数值也达到 46.36 W-1·km-1,此外基模的 x 偏振和 y 偏 振的限制损耗分别达到为 4.907×10-7 dB/km和 6.819×10-7 dB/km。 在入射波范围为 0.60 ～1.80μm时, 该光纤在可见波段和近红外波段存在两个零点色散波长,且零点色散波长的位置随 Λ 的增大而向长波方向移动。 基于这种高双折射、高非线性系数、双零色散、低损耗的光子晶体光纤,在光纤传感、光纤通信、色散控制及非线性光学等领域都具有广阔的前景。
光纤光学 光子晶体光纤 高双折射 高非线性 双零色散 低损耗 有限元法 fiber optics photonic crystal fiber high birefringence high nonlinearity two zero-dispersion low loss finite element method
