南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
激光技术发展迅速，在医疗、生物、**和材料等领域应用广泛，但激光光强的高斯型分布限制了激光的进一步应用。平顶光束整形技术应运而生并受到广泛关注。针对该问题，提出了基于末位淘汰制（LPE）、Gerchberg-Saxton（GS）算法和遗传算法（GA）的LPE-GSGA算法，优化空间光调制器的相位分布函数，将高斯光束整形为平顶光束。仿真结果表明，LPE-GSGA算法输出光束指标优于GS、广义自适应加性（GAA）、加权GS（GSW）和GSGA算法。与GS算法比较，LPE-GSGA算法的误差平方和（SSE）指标降低10.1%、拟合系数η提升0.85%，对相位初值的依赖程度约降低1个数量级，输出光束顶部光强突变点更少、旁瓣减少且幅度更低。LPE-GSGA算法减少了对初值的依赖程度，使高能量利用率、高光束顶部均匀度的平顶光束整形成为可能。
激光光学 光束整形 平顶光束 LPE-GSGA算法
南京邮电大学先进光子技术实验室，江苏 南京 210023
提出和研究了一种高信噪比（SNR）随机光电振荡器（ROEO）。该ROEO由随机光纤激光器与光电振荡器两部分组成，得益于随机光纤激光器中瑞利散射（RS）提供的随机分布反馈，实现了宽带随机微波信号的产生。通过在随机光纤激光器中加入另一个波分复用器（WDM），去除残余的拉曼泵浦光，提高了随机微波信号的信噪比。控制信号光的偏振态，抑制了随机腔中的受激布里渊散射（SBS）效应。实验中，获得了带宽为DC~30 GHz（DC代表直流0 Hz，表达的含义是从0 Hz到30 GHz）的随机微波信号。在DC~10 GHz范围内的信噪比约为40 dB，并且腔内的受激布里渊散射与随机微波信号的功率差达到约19.64 dB。高信噪比宽带随机微波信号在随机比特生成、雷达、安全通信等领域有重要的应用前景。
微波光子学 随机光电振荡器 瑞利散射 波分复用器 高信噪比 光学学报
2023, 43(20): 2023001
光子学报
2022, 51(12): 1214002
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
2 南京邮电大学材料科学与工程学院，江苏 南京 210023
提出了一种面向2.0 μm的新型异质螺旋包层结构的大模场单模光纤，基于坐标变换理论，采用有限元仿真技术，建立了三维螺旋光纤的二维仿真模型，分析了光纤的模式传输特性，得到了优化的光纤参数，使得基模传输损耗小于0.1 dB/m，高阶模传输损耗大于10.0 dB/m，单模芯径达66 μm，模场面积约为2360 μm2。当光纤弯曲时，螺旋狭缝宽度值减小到9 μm附近。螺距增加到26 mm、光纤弯曲半径最小为33 cm时，基模传输损耗为0.10 dB/m，高阶模传输损耗大于10.08 dB/m。所提出的螺旋结构大模场光纤的螺距较长，属于全固态结构，参数之间可相互协调，有利于光纤的制备和使用，模式分辨本领达到大模场单模光纤相关要求，有望在高功率光纤激光器中获得良好的应用。
光纤光学 大模场光纤 模式传输特性 弯曲损耗特性 光学学报
2022, 42(20): 2006005
南京邮电大学电子与光学工程学院先进光子技术实验室，江苏 南京 210023
设计出一种宽带、频率间隔可切换的多波长布里渊随机光纤激光器。该激光器具有双开腔结构，通过调节前、后向布里渊泵浦功率比，可以实现输出多波长激光在单倍与双倍布里渊频移间隔之间切换。结果显示，当拉曼泵浦功率设置为831.8 mW时，得到了44.5 nm(1528～1572.5 nm)输出带宽内共253阶双倍频移间隔(～0.176 nm)的斯托克斯线，以及42.5 nm(1532～1574.5 nm)输出带宽内共483阶单倍频移间隔(～0.088 nm)的斯托克斯线。频率间隔可切换多波长布里渊随机光纤激光器有望拓宽多波长激光器在光通信和传感等领域的应用范围。
激光器 随机激光 频率间隔可切换 受激布里渊散射 中国激光
2022, 49(11): 1101003
Author Affiliations
Abstract
Advanced Photonic Technology Laboratory, College of Electronic and Optical Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
Acousto-optic interaction can be used for ultrafast optical field control in passively mode-locked fiber lasers. Here, we propose the use of an intracavity acousto-optic mode converter (AOMC) with combination of a few-mode fiber Bragg gratings (FM-FBG) to achieve narrow linewidth mode-locked pulse output with switchable transverse mode and wavelength in a ring fiber laser. Due to the selectivity of the FM-FBG to the input mode, the output mode and wavelength can be adjusted in the mode-locked fiber laser based on a semiconductor saturable absorption mirror. In experiments, by adjusting the acoustic frequency imposed in the AOMC, the wavelength of mode-locked pulses was switched from 1551.52 nm to 1550.21 nm, retaining the repetition rate of 12.68 MHz. At the same time, the mode conversion from the to the mode in the FM-FBG transmission port was achieved. This laser may find application in mode-division multiplexing systems.
mode-locked fiber laser few-mode fiber mode converter Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 020602
南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院，江苏 南京 210023
本文提出一种基于氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）微腔的光纤多频法布里-珀罗（Fabry-Perot，FP）声振动传感器。该传感器使用单模光纤端面和GO薄膜构成微米级尺度的FP干涉微腔结构，采用液相法制备GO薄膜并将其作为声振动信号的敏感材料，实现对外界声振动信号的探测。通过控制和优化FP微腔长度可以获得消光比最大的干涉光谱，并对该传感器施加不同频率的单频、双频和三频声振动信号以测试其对多频信号的响应能力。实验结果表明，该传感器具有较高的信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）；对单频振动信号传感的SNR最高可达61.8 dB，频率响应范围较宽，约为500 Hz~20 kHz；对双频和三频声振动信号传感的SNR最高分别可达56.8 dB和54.4 dB。
光学器件 氧化石墨烯 声振动传感 法布里-珀罗微腔 干涉光谱 信噪比 激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2123002
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院先进光子技术研究所, 江苏 南京 210023
2 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
根据光子晶体光纤多孔等特性,提出一种涡旋光传输的环形中空光子晶体光纤设计方案。利用有限元法对环形光纤结构参数进行优化设计,并分析光纤中多阶涡旋光的传输特性。具体分析结果表明,当光纤中心孔直径取5.6 μm,第一层空气孔直径取2.67 μm,最外层空气孔的直径取2.87 μm,孔间距取3.09 μm,在1.3~2 μm波段内,同一矢量模式组对应的HE模和EH模之间的有效折射率差最小超过3.04×10 -3,最大达到了1.55×10 -2,并且能应用于光纤较小弯曲情形(弯曲半径可以低至18 mm)。该光子晶体光纤能实现涡旋光模式稳定传输,为今后进一步研究并应用涡旋光奠定了良好的基础。
中国激光
2021, 48(11): 1105001
南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
提出并研究了一种基于稀土光纤双花生结(RDDFP)的光纤温度传感器。采用稀土掺杂光纤制备双花生结,利用其包层模和纤芯模干涉对温度的敏感特性,结合稀土光纤中稀土离子的强热光效应,实现对温度的高灵敏度感知与测量。通过理论和实验研究并对比掺铒光纤双花生结(EDDFP)和掺镱光纤双花生结(YDDFP)两种稀土光纤花生结中的模式干涉和热敏感效应。实验结果表明,相比于普通光纤双花生结,RDDFP具有更强的热光效应和更高的温度灵敏度。其中,EDDFP温度灵敏度为1286 pm/℃,YDDFP温度灵敏度为-2343 pm/℃。基于RDDFP的光纤温度传感器具有灵敏度高、重复性高、全光纤、制作简单、结构紧凑等优势,在电力系统、建筑、航空航天以及海洋开发领域等具有良好的应用前景。
传感器 掺铒光纤双花生结 掺镱光纤双花生结 高灵敏度 温度传感 热光效应
