北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,光信息科学与技术研究所, 北京 100044
直接从二阶非线性极化出发,得到了任意方向通光的铌酸锂晶体的横向介电张量矩阵,不仅证明了二阶非线性极化系数更能准确地反映泡克尔斯效应的物理本质,而且得出无论从哪个方向通光,偏振态只能在垂直于赤道平面与邦加球的交线上旋转,而不能沿赤道旋转。然后针对铌酸锂晶体具体不同的通光方向与加压方向利用四元数的方法进行探讨,得出只有在z方向通光,x或y方向加电场时晶体的偏振旋转轴不会受到自然双折射的影响,同时分析了输入偏振态对电光效应的影响。最后进行了铌酸锂晶体电光效应的实验,证实了上述理论分析的正确性。该理论分析与实验为光学传感器及其他应用提供了依据。
泡克尔斯效应 介电张量 电光系数 二阶非线性极化系数 铌酸锂晶体 pockels effect dielectric tensor electro-optic coefficient second-order nonlinear polarization coefficient lithium niobate crystal
北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室，北京 100044
传统宽带光源光纤光栅(FBG)传感系统的解调部分比较复杂，为了克服这一缺点，使用线性扫频激光器作为FBG传感系统的光源，并选定一个光栅作为参考光栅，将其他光栅作为传感光栅。根据传感光栅与参考光栅的反射信号时间间隔的变化，解调得到FBG反射中心波长的变化，解调过程非常简便。基于FBG传感系统进行了温度和光纤轴向拉力的测量实验，验证了该系统的可行性和正确性，也证明了该系统可单独或同时测量温度和光纤轴向拉力。给出了提高系统测量精度的途径，包括保证参考光栅的温度稳定以及使用扫频速率较小的扫频光源和采样速率较高的示波器。
传感器 光纤传感 光纤布拉格光栅 扫频光源 温度 轴向拉力 激光与光电子学进展
2017, 54(4): 040601
北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
基于非线性光纤环形腔镜(NOLM)及光子晶体光纤(PCF)的自相位调制效应(SPM)，实现了一种适用于光子神经元的全光阈值器。所使用的PCF 非线性系数为16.98 (W·km)-1，同时在NOLM 中引入可调隔离器。PCF 及可调隔离器的使用，缩短了NOLM 的腔长，同时降低了阈值器对输入光功率的要求。该全光阈值器对光信号的消光比可提高6 dB 以上。由于全光阈值器中所有的组成器件均为无源光器件，因此能够处理高速率光信号。该全光阈值器在其他光通信系统中也具有广阔的应用前景。
光纤光学 全光阈值器 非线性光纤环形腔镜 光子晶体光纤 光子神经元
北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
波长扫描激光器是光纤传感和光学相干层析技术中的关键部件，其动态输出光谱特性决定了传感与成像系统的分辨率水平。采用改进的外差法和电光调制器(EOM)法对自制的波长扫描激光器的输出光谱进行动态测量，得到光谱线宽(反映光源的相干性)及其与波长扫描频率的关系。结果表明，输出光谱线宽随着波长扫描频率增大而增加，EOM 法比外差法测得的光谱线宽略大，波长扫描频率为60 kHz时,外差法测量激光器输出光谱线宽在4.9 pm，EOM 法测得为37 pm。<作者>
激光器 光谱线宽 动态测量 可调谐环形腔激光器 半导体光放大器
1 北京交通大学 光信息科学与技术研究所， 发光与光信息技术教育部重点实验室， 北京 100044
2 重庆光电技术研究所， 重庆 400060
对铌酸锂马赫-曾德调制器（MZ-LN）调制特性曲线、半波电压和零点电压进行了测量。实验表明调制特性曲线存在一定的偏移，调制器的零点电压存在严重的漂移现象。实验研究了零点漂移对NRZ码和DPSK信号的影响，指出零点漂移与调制器的残留电压有关，产生原因来自于内部结构存在的电荷储存效应。
铌酸锂调制器 半波电压 零点漂移 LiNbO3 modulator half-wave voltage drift of zero-point-voltage
发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京交通大学光信息科学与技术研究所, 北京 100044
脉冲泵浦条件下EDFA特性的研究具有重要价值,因此需要高性能的脉冲泵浦激光器。介绍了以iC-HG为核心芯片设计980 nm脉冲激光器的驱动电路,同时以DRV591为核心芯片设计脉冲激光器的温控电路,研究了脉冲泵浦激光器设计和制作中的关键问题。该激光器可以直流激光输出和脉冲激光输出,且脉冲宽度、激光功率、占空比均可调,脉冲宽度最小可达10 ns,直流光功率可达180 mW,脉冲峰值功率可达160 mW。
980 nm脉冲激光器 高速调制 大功率 窄脉宽 980 nm pulse laser high-speed modulation high power short pulse
北京交通大学理学院发光与光信息技术教育部重点实验室 光信息科学与技术研究所, 北京 100044
掺铒光纤(EDF)中的自发辐射噪声是影响掺铒光纤放大器(EDFA)工作性能和掺铒光纤激光器(EDFL)的起振特性的重要因素。自发辐射与泵浦方式紧密相关，研究脉冲泵浦下EDF的自发辐射具有重要的学术意义。从速率方程出发，建立了任意波形脉冲泵浦下EDF自发辐射的能级粒子数分布所满足的一元二阶变系数微分方程。由于没有封闭形式的解析解，采用杜哈梅尔方法，将泵浦脉冲波形进行分时段描述，每个小时段都有解析解，从而得到了自发辐射的平均功率表达式。分析结果表明，随着泵浦功率的增大，ASE的输出波形更接近泵浦光的波形，且泵浦光的毛刺对于ASE噪声的影响较小。
掺铒光纤 掺铒纤放大器 脉冲泵浦 杜哈梅尔方法 自发辐射 erbium-doped fiber(EDF) erbium-doped fiber amplifier(EDFA) pulse pumping duhamel method active spontaneous emission(ASE)
北京交通大学 理学院发光与光信息技术教育部重点实验室 光信息科学与技术研究所, 北京 100044
为了突破以往研究的波形局限, 探究任意波形脉冲泵浦下掺铒光纤的自发辐射特性, 从速率方程组出发, 采用分时段计算的方法得到各能级粒子数及自发辐射平均功率的表达式.仿真和实验表明, 泵浦光毛刺对自发辐射光的影响较小, 具有类似“高频滤波”的特性;泵浦功率较大时自发辐射光的波形与泵浦波形接近, 该研究结果可以用于光纤激光器的全光调制.理论分析与实验结果相符合, 证明了理论的可靠性.
掺铒光纤放大器 掺铒光纤 脉冲泵浦 自发辐射 全光调制 Erbium-Doped Fiber Amplifier (EDFA) Erbium-Doped Fiber (EDF) Pulse pumping Active Spontaneous Emission (ASE) All-optical modulation 光子学报
2014, 43(12): 1206001
北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所, 发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
各态遍历偏振态发生器(PSG)是偏振测量不可或缺的基本设备，偏振态和偏振器件的描述对于编写偏振态发生器的控制算法是至关重要的。采用四元数来描述和分析各态遍历偏振态发生器中偏振态与偏振控制器，导出了三级偏振控制器的四元数公式，得到了描述其旋转轴与旋转角度的公式。实验测量了单级偏振控制器的四元数，得到了普通单模光纤受挤压时对应的应力四元数公式以及改变电压时的四元数公式，利用该公式编制的算法，实现了各态遍历的偏振态发生器。
光纤光学 偏振态发生器 各态遍历 四元数 偏振旋转
北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所, 发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
提出了基于太赫兹光非对称解复用器(TOAD)结构来实现全光伪随机码(PRBS)倍速中全光波长变换及全光或逻辑运算两项关键技术的方案。对TOAD结构的开关特性进行了理论与实验研究，并利用TOAD结构实现了10 Gb/s速率的波长变换和全光或逻辑的仿真与实验。结果表明： 继续减小控制脉冲宽度和开关窗口宽度，利用TOAD结构可以获得更高速率的波长变换和全光或逻辑运算；利用这两项关键技术，基于TOAD结构可实现PRBS倍速，获得更高速率的全光PRBS码流。
信号处理 全光波长变换 全光或逻辑 太赫兹光非对称解复用器 伪随机码倍速
