清华大学 电子工程系 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100084
建立了基于傅里叶域锁模(FDML)扫频光相干层析(OCT)系统的数值模型, 通过对FDML光源中的组件进行建模, 利用分步傅里叶法求解非线性薛定谔方程, 研究了滤波器带宽对光源强度噪声与相位噪声的影响。在此基础上对OCT成像过程中的信号进行了数值仿真, 研究了光源噪声和成像系统中的色散失配对点扩散函数及其滚降特性的影响, 获得了扫频光源中元件特性与OCT系统性能的直接关系。
傅里叶域锁模 光学相干层析 点扩散函数 数值模型 Fourier-domain mode-locked laser optical coherence tomography point spread functions numerical model
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Semiconductor Materials Science, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Science, Beijing 100083, China
2 Tsinghua National Laboratory for Information Science and Technology, State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, Department of Electronic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
We experimentally demonstrate all-optical clock recovery for 100 Gb/s return-to-zero on–off keying signals based on a monolithic dual-mode distributed Bragg reflector (DBR) laser, which can realize both mode spacing and wavelength tuning. By using a coherent injection locking scheme, a 100 GHz optical clock can be recovered with a timing jitter of 530 fs, which is derived by an optical sampling oscilloscope from both the phase noise and the power fluctuation. Furthermore, for degraded injection signals with an optical signal-to-noise ratio as low as 4.1 dB and a 25 km long distance transmission, good-quality optical clocks are all successfully recovered.
070.6020 Continuous optical signal processing 140.3520 Lasers, injection-locked Chinese Optics Letters
2016, 14(3): 030604
解释了当信号速率是法布里-珀罗(F-P)腔的自由光谱区宽度(FSR)的整数倍时，利用F-P腔和基于半导体光放大器(SOA)级联偏移滤波的幅度均衡系统实现全光时钟恢复的原理。从理论上研究了幅度均衡系统中偏移滤波参数对时钟幅度抖动的影响，并且给出了理论上最佳的偏移滤波参数。实验中，为了解决时分复用(OTDM)系统中不同时隙信道信号光相位不同导致F-P腔输出光脉冲幅度严重起伏的问题，采用了对信号光进行波长转换的方法，最终利用FSR 为102 GHz的F-P腔和幅度均衡系统成功地分别从102 Gb/s和204 Gb/s 归零码开关键控(RZ-OOK)码信号中恢复出了102 GHz和204 GHz的光时钟。其中102 GHz时钟的幅度抖动为8.5%，时间抖动小于236 fs；204 GHz时钟的幅度抖动为9.4%，时间抖动小于251 fs。
光通信 法布里-珀罗腔 时钟恢复 幅度均衡 波长转换
提出在1550 nm 波段采用双波长相干超短脉冲光源抽运高非线性光纤获得超连续谱。双波长脉冲抽运能够加强光纤中的四波混频和交叉相位调制过程，从而在相同抽运光功率下，可获得宽度远大于单波长脉冲抽运的超连续谱。利用基于脉冲切割器和Mamyshev再生器的25 GHz双波长相干超短脉冲光源，在入纤功率为24.1 dBm 时，获得了130 nm 宽度的超连续谱，并进一步证实了所获超连续谱谱线之间的相干性。
光纤光学 超连续谱 双波长抽运 高非线性
研究了一种基于双相位调制器（PM）结构的光电振荡器（OEO）。利用OEO提取的电时钟对外加的连续光进行相位调制，再经过光带通滤波器（OBPF）进行偏移滤波，产生了脉宽为7.6 ps的光脉冲。随后进入由相位调制器和单模光纤（SMF）组成的脉冲压缩器进行脉冲压缩，从而得到脉宽很窄的光帧时钟。实验中，成功实现了从4×25 Gbit/s信号中同时提取出25 GHz的光时钟和电时钟。光时钟的脉冲宽度为3.1 ps，占空比为7.75%，时间抖动为135 fs（100 Hz~10 MHz）。电时钟载噪比为61.7 dB，时间抖动为118 fs（100 Hz~10 MHz）。
光通信 光电振荡器 帧时钟提取 光时分复用 相位调制器
清华大学 电子工程系 信息科学与技术国家实验室, 集成光电子学国家重点实验室, 北京100084
搭建完成了基于单偏振助推光学放大器的傅里叶域模式锁定扫频激光源, 并在此基础上实现了倍频傅里叶域模式锁定扫频激光源, 将光源的成像速度提高了一倍。该倍频激光源输出功率达到2mW左右, 扫描频率为45kHz, 输出光谱的中心波长为1315nm, 光谱宽度为107nm。利用该光源进行相干层析成像实验时, 系统的A-Scan速率为90kHz, 纵向分辨率为12.9μm左右, 相干长度为0.9mm左右, 灵敏度为105dB。
相干层析成像 傅里叶域模式锁定扫频激光源 倍频光源 助推光学放大器 optical coherence tomography Fourier domain mode locked laser buffered laser booster optical amplifier
1 清华大学电子工程系信息科学与技术国家实验室, 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100084
2 北京无线电计量测试研究所, 北京 100039
3 计量与校准技术国家级重点实验室, 北京 100039
搭建完成了基于单偏振半导体光放大器扫频光源的光相干成像系统，此系统可以实现高速光相干层析成像与光相干显微成像。系统中的扫频光源使用偏振相关的半导体光放大器作为放大单元，该光放大器有着增益谱宽大、输出功率高的优点，使得光源仅使用一个放大器即可获得合适的增益谱宽与输出功率，并可采用傅里叶域锁模技术大幅提高其扫频速率。采用傅里叶域锁模技术时，扫频光源输出功率达到32 mW左右，有效扫描频率为45 kHz，输出光谱的中心波长为1326 nm，光谱宽度为115 nm。利用系统进行高速光相干层析成像时，横向分辨率为9 μm，纵向分辨率为12.9 μm左右，灵敏度为105 dB。利用系统进行光相干显微成像时，可以清楚地看到洋葱内表皮细胞的结构。
相干光学 傅里叶域锁模结构光源 光相干层析 光相干显微镜 半导体光放大器 中国激光
2014, 41(11): 1102002
清华大学 电子工程系, 信息科学与技术国家实验室, 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100084
实现了基于单偏振半导体光放大器高速扫频光源的光相干层析系统。系统中的扫频光源使用偏振相关的半导体光放大器, 采用傅里叶域锁模结构。偏振相关的半导体光放大器有着增益谱宽大、输出功率高的优点, 使得光源仅使用一个放大器即可获得足够的增益谱宽与输出功率。扫频光源输出功率达到32mW左右, 有效扫描频率为45kHz, 输出光谱的中心波长为1326nm, 光谱宽度为115nm。利用系统进行光相干层析成像时, 横向分辨率为9μm, 纵向分辨率为12.9μm左右, 灵敏度为105dB。利用该系统实现了多种生物和非生物样品的光学相干层析成像。
相干光学 傅里叶域锁模结构光源 光相干层析 半导体光放大器 coherence optics Fourier-domain mode-locked laser optical coherence tomography semiconductor optical amplifier
数值仿真半导体光放大器(SOA)延迟干涉仪(DI)光判决门的功率传输曲线，给出在40 Gb/s速率以下SOA-DI光开关的再生特性，进行了10~40 Gb/s恶化信号的再生实验验证。由于SOA的交叉增益调制（XGM）极度依赖于载流子的恢复时间，在高速时，基于SOA的XGM效应的反逻辑信号存在明显的码型效应，提出基于SOA的瞬时交叉相位调制效应结合交叉增益压缩（XGC）效应的全光2R(再放大、再整形)再生方案，实现了100 Gb/s的归零（RZ）信号的全光2R再生。
光通信 全光2R再生 半导体光放大器 交叉增益压缩 瞬时交叉相位调制
Tsinghua National Laboratory for Information Science and Technology, State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, Department of Electronics, Tsinghua University, Beijing 100084, China
Frontiers of Optoelectronics
2013, 6(1): 57
