冯伟 1毛雨 1孟悦 1任天亮 1[ ... ]曹俊诚 2,3,**
作者单位
摘要
1 江苏大学 物理与电子工程学院,江苏 镇江 212013
2 中国科学院 上海微系统与信息技术研究所 集成电路材料全国重点实验室,上海 200050
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心,北京 100049
量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)是依赖电子在量子阱子带间跃迁辐射出光子而发生激射的单极型半导体激光器。大量的理论与实验研究已经证明轻微的外部扰动(如光反馈、光注入)或内部足够强的非线性模式耦合能够引起半导体激光器的非线性输出。QCL作为新型半导体器件,具有腔内强度高、子带间光学非线性强以及电子弛豫时间快等特点,激发了学者研究其非线性动力学的兴趣。本文详细综述了QCL的非线性动态特性研究进展情况,探究了QCL非线性动力学性质的产生机理,总结了QCL非线性特性的应用场景。
量子级联激光器 半导体激光器 外部扰动 非线性动力学 quantum cascade lasers semiconductor lasers external perturbations nonlinear dynamics 
红外与毫米波学报
2023, 42(6): 762
Author Affiliations
Abstract
1 Huazhong University of Science and Technology, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics and School of Optical and Electronic Information, Wuhan, China
2 Optics Valley Laboratory, Wuhan, China
3 Boston University, Boston, Massachusetts, United States
Diverse spatial mode bases can be exploited in mode-division multiplexing (MDM) to sustain the capacity growth in fiber-optic communications, such as linearly polarized (LP) modes, vector modes, LP orbital angular momentum (LP-OAM) modes, and circularly polarized OAM (CP-OAM) modes. Nevertheless, which kind of mode bases is more appropriate to be utilized in fiber still remains unclear. Here, we aim to find the superior mode basis in MDM fiber-optic communications via a system-level comparison in air-core fiber (ACF). We first investigate the walk-off effect of four spatial mode bases over 1-km ACF, where LP and LP-OAM modes show intrinsic mode walk-off, while it is negligible for vector and CP-OAM modes. We then study the mode coupling effect of degenerate vector and CP-OAM modes over 1-km ACF under fiber perturbations, where degenerate even and odd vector modes suffer severe mode cross talk, while negligible for high-order degenerate CP-OAM modes based on the laws of angular momentum conservation. Moreover, we comprehensively evaluate the system-level performance for data-carrying single-channel and two-channel MDM transmission with different spatial mode bases under various kinds of fiber perturbations (bending, twisting, pressing, winding, and out-of-plane moving). The obtained results indicate that the CP-OAM mode basis shows superiority compared to other mode bases in MDM fiber-optic communications without using multiple-input multiple-output digital signal processing. Our findings may pave the way for robust short-reach MDM optical interconnects for data centers and high-performance computing.
fiber-optic communications mode-division multiplexing spatial modes linearly polarized modes vector modes linearly polarized orbital angular momentum modes circularly polarized orbital angular momentum modes air-core fiber fiber perturbations 
Advanced Photonics
2023, 5(5): 056003
作者单位
摘要
安徽大学 物理与光电工程学院,合肥 230601
针对双模扰动下的烧蚀瑞利-泰勒不稳定性增长问题,采用高精度的数值计算方法,研究了不同预热程度下模耦合产生的多个高次谐波幅值的发展和演化问题。研究表明,三种预热烧蚀条件下,当扰动基模满足长波与短波耦合方式时,谐波中的长波模态占主导,而短波模发展明显受到抑制;当满足短波与短波耦合时,耦合结果带来了许多新的增长较快的长波模态,此时短波模增长呈现小幅震荡形式。比较两种耦合方式可以发现,长波结构在烧蚀瑞利-泰勒不稳定性弱非线性阶段都占主导地位,尤其是短波与短波耦合中气泡与尖钉表现出不同于两个基模的长波模结构。进一步分析预热效应对模耦合增长的影响,发现预热程度越强就越能削弱耦合谐波的增长,这说明预热对烧蚀瑞利-泰勒不稳定性具有致稳作用,这对惯性约束聚变工程中控制烧蚀瑞利-泰勒不稳定性发展具有重要意义。
双模扰动 预热 瑞利-泰勒不稳定性 高次谐波 气泡 尖钉 two-mode perturbations preheating Rayleigh-Taylor instability high-order harmonics bubbles spikes 
强激光与粒子束
2022, 34(8): 082203
作者单位
摘要
太原理工大学 物理与光电工程学院,太原 030006
针对涡旋光受大气湍流而产生的相位畸变问题,设计了卷积神经网络检测涡旋光束轨道角动量态。将相位畸变的拉盖尔高斯涡旋光光强图像作为样本数据输入,网络利用输入的数据集进行自主学习,经过多次迭代能够精确检测出光束高阶轨道角动量信息。仿真结果表明:在大气湍流强度不确定的情况下,模型对轨道角动量态范围为1~40、1~100、1~160的涡旋光束检测准确率分别为94%、90%、86%;在不同传输距离、不同径向指数、不同基模束腰半径以及不同波长下轨道角动量态范围为1~100的涡旋光束的检测准确率均达到78%以上,且具有很好的鲁棒性。该方法检测精度高、范围广、移植性强,可为涡旋光束轨道角动量态的检测与识别提供一种新思路。
涡旋光束 湍流扰动 卷积神经网络 高轨道角动量态检测 相位畸变 Vortex beams Turbulent perturbations Convolutional neural networks High orbit angular momentum detection Phase disturbed 
光子学报
2022, 51(1): 0151123
作者单位
摘要
1 四川大学电子信息学院,四川,成都,610064
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
通过采用分步傅里叶变换法求解非线性薛定谔方程,模拟了啁啾光脉冲有振幅调制和相位扰动下的自相位调制(SPM)对压缩光脉冲对比度和预脉冲宽度的影响.结果表明:啁啾光脉冲的振幅调制深度和相位扰动深度越大,则压缩后的光脉冲对比度越小;啁啾光脉冲的振幅调制周期和相位扰动周期越小,则压缩光脉冲的预脉冲宽度越大.
振幅调制 相位扰动 自相位调制 压缩光脉冲 Amplitude modulations Phase perturbations Self-phase modulation Compressed pulse 
强激光与粒子束
2005, 17(10): 1484
作者单位
摘要
四川大学,电子信息学院,光电系,四川,成都,610064
对线性化后的非线性薛定谔方程进行了求解,导出了光纤中传输的扰动场复振幅的实部和虚部的解析解.这些普适的表达式表明:在传输距离不太长的初期阶段,扰动的虚部和实部以及幅角的演化都对输入条件十分敏感;在传输距离趋于无穷大时扰动电场增益系数趋于渐近值;波数在初始阶段随传输距离变化,只有当传输距离足够大时才趋于一个常数.
扰动 非线性薛定谔方程 实部 虚部 光纤 Perturbations Nolinear Shr?dinger equation Real part Imaginary part Optical fibers 
强激光与粒子束
2004, 16(6): 726

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