1 北方工业大学计算机学院, 北京 100144
2 北方工业大学电子信息工程学院, 北京 100144
基于传输矩阵法和耦合模理论,分析相移光纤光栅的传输函数以及透射谱特性,结果表明相移光纤光栅具有较好的积分特性,并且相移光纤光栅的积分阶数与所插入的相移点数成正比。基于相移光纤光栅一阶积分特性设计出一种光脉冲整形结构,该结构可将高斯型超短光脉冲整形成平顶脉冲或对称三角形光脉冲。通过进一步调整结构中的加权系数,该系统还可输出非对称三角形光脉冲。当输入的高斯型光脉冲的脉宽发生±10%的波动时,仍然可以得到效果较好的平顶脉冲和三角形光脉冲,故所设计的光脉冲整形系统具有较好的稳定性。
光纤光学 相移光纤光栅 传输矩阵法 积分特性 脉冲整形
1 北方工业大学电子信息工程学院, 北京 100144
2 北方工业大学计算机学院, 北京 100144
基于传输矩阵法对马赫-曾德尔干涉仪的输出特性进行分析, 结果表明, 当干涉臂臂长差为中心波长与有效折射率比值的整数倍时,马赫-曾德尔干涉仪具有微分特性, 且微分阶数与级联的干涉仪数目成正比。根据信号系统理论知识, 利用马赫-曾德尔干涉仪的微分特性, 设计出基于马赫-曾德尔干涉仪的超短光脉冲合成系统, 并通过调节输入高斯脉冲及其各阶微分的加权系数, 将输入的高斯脉冲分别合成为平顶脉冲、三角脉冲以及抛物线型脉冲。改变高斯脉冲各阶微分加权系数与输入脉冲宽度发现, 输出脉冲波形基本保持不变, 系统的稳定性良好。
光通信 马赫-曾德尔干涉仪 超短光脉冲 微分器 中国激光
2017, 44(12): 1206002
1 北方工业大学 计算机学院, 北京 100144
2 北方工业大学 电子信息工程学院, 北京 100144
为了设计能够传输宽带低色散慢光的光子晶体波导, 以三角晶格圆形介质柱光子晶体结构为基础, 使用圆形散射元和椭圆形散射元进行周期性排列, 采用平面波展开法对所设计的耦合腔波导进行了仿真分析。结果表明, 调整缺陷行椭圆形散射元长轴Ra可以使导模最大群速度从0.035c降低到0.01c, 调节缺陷行短轴Rb的值, 可以再次降低导模群速度;通过改变微腔周围第1排两种散射元的面积比, 能够得到最大群速度0.0065c, 波长范围为3.25nm的低色散慢光; 将所设计的耦合腔应用于光缓存中, 计算得出缓存时间为76.82ps, 存储容量达到了15.56bit。这项研究对新型光子晶体慢光器件的设计和应用具有参考意义。
集成光学 慢光 平面波展开法 群速度 光子晶体耦合腔 integrated optics slow light plane wave expansion method group velocity photonic crystal waveguide
1 北方工业大学1. 计算机学院
2 北方工业大学 2. 电子信息工程学院,北京 100144
为改善普通马赫曾德尔干涉仪(MZI)滤波器的输出性能,采用将双微环谐振器与马赫曾德尔干涉仪相结合,设计出一种新的滤波器结构。采用信号流程图理论分析得出该结构的传递函数,并对输出端口的透射谱进行数值模拟分析。仿真结果表明,与普通马赫曾德尔干涉仪滤波器相比,当选择合适的耦合系数,双微环谐振器辅助马赫曾德尔干涉仪滤波器的透射谱顶部平坦,形状类似于方形,自由光谱范围达到了19nm,锐度因子为1.16,消光比为54dB,品质因子为94.5,滤波性能得到较大改善。详细研究了耦合系数和微环半径对滤波器输出性能的影响。
微环谐振器 马赫曾德尔干涉仪 信号流程图理论 光学器件 ring resonator MachZehnder interferometer signal flow graph optical device
Author Affiliations
Abstract
College of Information Engineering, North China University of Technology, Beijing 100144, China
In this paper, optical pulse repetition rate multiplication based on a series-coupled double-ring resonator is proposed. First, the spectral characteristic of the series-coupled double-ring resonator is simulated and the optimum coupling coefficients to achieve a periodic flat-top passband are obtained. Then, high-quality pulse repetition rate multiplication is realized by periodically filtering out spectral lines of the input pulse train. Different multiplication factors N = 2, 3, 4, 5 can be obtained by adjusting the ring radii. In addition, compared with a single-ring resonator, the multiplied output pulse train by a series-coupled double-ring resonator exhibits much better power uniformity.
Integrated optics devices Integrated optics devices Coupled resonators Coupled resonators Wavelength filtering devices Wavelength filtering devices Photonics Research
2016, 4(2): 02000061
1 北方工业大学电子信息工程学院, 北京 100144
2 北方工业大学计算机学院, 北京 100144
运用传输矩阵法对串联耦合微环谐振腔透射谱进行分析,得出微环谐振腔具有梳状滤波特性。当一个周期脉冲序列通过微环谐振腔时,微环谐振腔的透射梳状谱对脉冲序列的频率进行选择,使得输出脉冲序列的频率增加,经过傅里叶逆变换后的输出脉冲序列周期变小。结果表明,随着频率倍乘数的增加,环半径相同的双环谐振腔相较于单环谐振腔,其输出周期脉冲序列的幅值更统一,脉冲序列频率倍乘(PRRM)效果更好;而串联耦合环半径不同的双环谐振腔能够在减少微环弯曲损耗的同时扩展自由光谱范围(FSR),从而实现较好效果的PRRM;优化微环谐振腔的耦合系数,其输出的脉冲序列包络呈三角形,实用性大大提高。
信号处理 微环谐振腔 脉冲序列频率倍乘 滤波 自由光谱范围 耦合系数 激光与光电子学进展
2016, 53(4): 040602
1 北方工业大学电子信息工程学院, 北京 100144
2 北方工业大学计算机学院, 北京 100144
研究了二维三角晶格光子晶体环形腔和微腔的谐振规律和耦合特性,采用1 个环形腔搭配2 个微腔的结构形式,设计了一种新型高效的四通道解波分复用器,不仅实现了对波长分别为1471、1511、1551、1591 nm 光波的解波分复用,而且使器件尺寸明显减小。利用时域有限差分法详细分析了环形腔中心柱数量和半径对其透射谱的影响,结果表明:环形腔具有多模的特性,改变环形腔的中心柱半径可以调控其谐振波长,结合微腔的选频效应,最终使四通道解波分复用器各通道的透射率达到90%以上,通道隔离度大于20 dB。同时调节方法简单、耦合效率较高,在全光通信集成领域具有潜在的应用价值。
光通信 光子晶体 解波分复用器 环形腔 时域有限差分法 激光与光电子学进展
2016, 53(3): 030603
1 北方工业大学计算机学院, 北京 100144
2 北方工业大学电子信息工程学院, 北京 100144
以三角晶格空气环光子晶体线波导结构为研究对象,分析了空气环散射元内半径Rin和外半径Rout对波导慢光特性的影响,结果表明Rin/Rout的值在0.15~0.35之间时,能够获得宽带慢光,而且邻近波导两侧首排空气环的外半径Rfout相对于其内半径Rfin对慢光特性的影响更大。当波导两侧首排散射元为空气孔时有利于慢光群速度的降低、为空气环时有利于获得更宽的带宽。当波导两侧首排散射元由空气孔和空气环交替排布构成新型非对称线缺陷波导结构,同时具有了两类散射元的优点,它的群速度与带宽特性优于对称型波导,实现了群速度为0.0086 c、波长范围为6.588 nm 的低色散慢光。
集成光学 光子晶体波导 慢光 带宽 群速度 归一化延时带宽积