Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks, School of Communication and Information Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China
2 Key Laboratory for Quantum Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 Key Laboratory of Space Laser Communication and Detection Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
4 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We demonstrate a simultaneous transmission of time-frequency and data over a 160-km urban business network in Shanghai. The signals are transmitted through a cascaded optical link consisting of 48 km and 32 km, which are connected by an optical relay. The metrological signals are inserted into the communication network using dense wavelength division multiplexing. The influence of the interference between different signals has been discussed. The experimental results demonstrate that the radio frequency (RF) instability can reach at 1 s and at 10,000 s, and the time interval transfer of one pulse per second (1 PPS) signal with less than 10 ps at 1 s is obtained. This work paves the way for the widespread dissemination of ultra-stable time and frequency signals over the communication networks.
simultaneous transmission radio frequency transfer communication network wavelength multiplexing Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 011201
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术国家级重点实验室，西安 710100
3 张江实验室，上海 201210
超窄带光纤布拉格光栅作为一种重要的无源光纤器件，可以作为优良的光学滤波器。首先在理论分析的基础上，模拟在光纤布拉格光栅制备过程中引入不同的不均匀紫外辐照，分析不同紫外光辐照分布函数下的光栅光谱性能，并采用逐点扫描紫外辐照法在不同的辐照不均匀条件下刻写光纤布拉格光栅。结果表明：紫外辐照的不均匀会极大地影响光纤光栅的光谱性能（带宽、矩形度及边模抑制比等参数），紫外辐照越不均匀，光纤光栅的3 dB带宽和25 dB带宽都越大，光谱矩形度变差，边模抑制比降低，光学滤波器的性能也更差。提出通过对切趾函数进行修正来补偿辐照不均匀的影响。采用该方法能补偿紫外光斑以及光路调整等带来的刻写误差，使得光纤光栅的谱型得到优化，将光纤光栅的边模抑制比提高到30 dB以上，满足光学滤波器的应用需求。
光栅 光纤器件 光纤布拉格光栅 光纤光栅制备 光学滤波器 中国激光
2023, 50(14): 1406002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术国家级重点实验室, 陕西 西安 710100
提出了一种利用局域温度控制的高精度相移控制技术制备多相移光纤光栅滤波器的方法。首先,分析了多相移光纤光栅中相移量和相移位置的误差对多相移光纤光栅滤波器的插入损耗、带宽和形状因子的影响,得到了高性能多相移光纤光栅制备所需的相移量精度(0.0029π)和相移位置精度(368 μm)。然后,实验证实了利用局域温度控制引入高精度相移(相移量精度为0.0007π,相移位置精度为30 μm)的可行性。最后,利用所提方法制备了多相移光纤光栅,并对其光谱进行了测试和理论仿真。结果表明,基于所提方法制备的多相移光纤光栅滤波器的频率响应接近理论仿真下的理想滤波器特性,插入损耗约为0.5 dB,3 dB带宽约为366 MHz,20 dB带宽约为972 MHz,形状因子约为0.38。所提制备多相移光纤光栅滤波器的方法精确、简单、经济,没有对光纤光栅的结构造成永久性的改变,具有相移量可擦除的优势,可进一步应用于制备新型可调谐光纤滤波器。
光纤光学 光纤器件 多相移光纤布拉格光栅 局域温度控制 光学滤波器 中国激光
2021, 48(16): 1606001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院量子光学重点实验室，上海 201800
分布式光纤声波传感（DAS）技术以独特的动态在线监测、大范围密集测量、方便布设免维护等优势，获得了周界安防、结构健康、交通运输、油气勘探、海洋水声等多领域专家学者的广泛关注。同时，DAS技术可以方便地通过标准通信光缆或专用光缆形成大规模探测阵列，满足地球物理与自然灾害预测等领域的地震波检测需求，有望得到更广泛的应用。以新兴的地震波检测应用为切入点，结合调研情况，对DAS技术的基本传感原理、技术发展历程、地震波应用进展等进行论述，并分析DAS在地震波检测方向所面临的关键技术难题和未来发展趋势。
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306006
1 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术国家级重点实验室, 陕西 西安 710100
2 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
3 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
对多相移光纤光栅滤波器的光谱进行了理论仿真。理论结果证明:通过精确设计多相移光纤光栅的相移点数目、相移位置分布、耦合系数、长度等参数,可以获得窄带平顶滤波响应的光谱;而实际制备中引入的误差会导致滤波器光谱性能恶化。随后采用紫外辐照后处理的方式,制备了多相移光纤光栅滤波器,并对其光谱进行了测试。结果表明:当多相移光纤光栅滤波器带宽较宽时,实测光谱与理想仿真结果较为吻合;增大耦合系数以减小带宽时,滤波器的性能对工艺误差更敏感。最后对误差项进行了深入的分析与讨论,结果证明,采用较长的多相移光纤光栅可以有效地增大相移点位置和相移差的容限,减弱光致损耗对其性能的影响。
光纤光学 多相移光纤光栅 紫外辐照后处理 微波光子信号处理 光学学报
2020, 40(22): 2206002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
将保偏全光纤环形谐振腔作为转移腔,实现了1550 nm参考激光器到1572 nm从激光器的频率稳定度转移,并研究了温度对光纤谐振腔长期稳定性的影响。理论和实验表明,仅通过压电陶瓷调谐腔长不能很好地实现频率稳定度转移。因此,提出用压电陶瓷快反馈和温控实现环形腔的稳定度转移,可使从激光器的频率稳定度在积分时间为1 s时的阿伦方差为2×10 -12,在积分时间为1000 s时的阿伦方差为5×10 -12。
激光光学 激光稳定性 频率稳定度 保偏全光纤环形谐振腔 转移腔 温度
1 电子信息控制重点实验室, 四川 成都 610036
2 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
3 中国科学院上海光学精密机械研究所中科院量子光学重点实验室, 上海 201800
随着高精度光钟及其各种应用的发展,人们对时频传输技术的精度要求越来越高。基于光纤的时频传输技术已经较为成熟,而自由空间激光时频传输技术可以应用在不方便铺设光纤、快速机动场合以及星地、星间时频传输领域。介绍了国内外在近地空间以及星地间进行时频传输的研究现状,并对其未来的发展趋势进行了展望。未来自由空间激光时频传输将会朝更高的传输精度、时频传输、测距、通信一体化以及时频空间组网的方向发展。
光通信 时频传输 自由空间 光钟比对 光频梳 激光与光电子学进展
2020, 57(17): 170004
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
设计了两种用于单纵模光纤激光器的窄线宽全光纤环滤波器,其由超低反光纤光栅和1个(或2个)2×2光纤耦合器构成。从理论上推导出两种滤波器的反射率表达式,并且对其反射率、窄线宽和群时延特性进行了详细的数值分析和实验验证。研究结果表明:由超低反光纤光栅和光纤耦合器构成的单环滤波器具有高反射率、超窄线宽和大群时延特性,表现出良好的慢光效应。双环滤波器除了保持了以上良好特性,还因游标效应,共振幅度可调,相对单环滤波器,具有更大的有效自由光谱范围(FSR)、更大的边模抑制比(SMSR)以及不易跳模等特点。所研究的光纤环形滤波器具有窄线宽、结构紧凑和低成本等优点,可用作光纤激光器的反射腔镜来进一步压窄激光器线宽,尤其是当双环滤波器用作腔镜时,激光器的线宽更窄,模式更稳定。
光纤光学 光纤滤波器 光纤环 光纤光栅 单纵模激光器 光学学报
2018, 38(10): 1006001
中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
设计了一种将半导体光放大器耦 合于光纤激光器腔内的结构，以抑制光纤激光器的相对强 度噪声。基于半导体光放大器的增益饱和效应，将光纤 激光器在弛豫振荡峰处的相对强度噪声抑制了30 dB。更进 一步地，通过腔内的放大器结构使得放大器内部的光学 强度达到一个稳定态，最终使得激光器的频率噪声没有因 光放大器的加入而产生劣化。
光纤激光器 半导体光放大器 相对强度噪声 fiber laser semiconductor optical amplifier relative intensity noise
