Qi Wu 1,2,3Zhaopeng Xu 1,*Yixiao Zhu 2,*Tonghui Ji 1[ ... ]Weisheng Hu 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 Peng Cheng Laboratory, Shenzhen, China
2 Shanghai Jiao Tong University, State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Department of Electronic Engineering, Shanghai, China
3 University of L’Aquila, Department of Physical and Chemical Sciences, L’Aquila, Italy
We propose a joint look-up-table (LUT)-based nonlinear predistortion and digital resolution enhancement scheme to achieve high-speed and low-cost optical interconnects using low-resolution digital-to-analog converters (DACs). The LUT-based predistortion is employed to mitigate the pattern-dependent effect (PDE) of a semiconductor optical amplifier (SOA), while the digital resolution enhancer (DRE) is utilized to shape the quantization noise, lowering the requirement for the resolution of DAC. We experimentally demonstrate O-band intensity modulation and direct detection (IM/DD) transmission of 124-GBd 4 / 6-level pulse-amplitude modulation ( PAM ) -4 / 6 and 112-GBd PAM-8 signals over a 2-km standard single-mode fiber (SSMF) with 3 / 3.5 / 4-bit DACs. In the case of 40-km SSMF transmission with an SOA-based preamplifier, 124-GBd on-off-keying (OOK)/PAM-3/PAM-4 signals are successfully transmitted with 1.5 / 2 / 3-bit DACs. To the best of our knowledge, we have achieved the highest net data rates of 235.3-Gb / s PAM-4, 289.7-Gb / s PAM-6, and 294.7 Gb / s PAM-8 signals over 2-km SSMF, as well as 117.6-Gb / s OOK, 173.8-Gb / s PAM-3, and -231.8 Gb / s PAM-4 signals over 40-km SSMF, employing low-resolution DACs. The experimental results reveal that the joint LUT-based predistortion and DRE effectively mitigate the PDE and improve the signal-to-quantization noise ratio by shaping the noise. The proposed scheme can provide a powerful solution for low-cost IM/DD optical interconnects beyond 200 Gb / s.
look-up-table digital resolution enhancer quantization noise semiconductor optical amplifier pattern-dependent effect pulse-amplitude modulation 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(3): 036007
余润磬 1,2夏滑 2,3,4,*孙鹏帅 2庞涛 2[ ... ]张志荣 1,2,3,4,**
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院,安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室,安徽 合肥 230031
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室,安徽 合肥 230031
4 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室,安徽 合肥 230037
使用中心波长为1658.7 nm的可调谐半导体分布反馈式(DFB)激光器,基于离轴积分腔光谱(OA-ICOS)技术,对激光器调谐范围内的甲烷稳定碳同位素分子13CH412CH4的光谱进行同时测量。选取光纤耦合助推光放大器(BOA)实现激光器输出光功率的有效放大,在保证积分腔的模式噪声不变的情况下,提高了探测器的可探测光功率,显著增加了有效光程长度,进一步提高了测量结果的信噪比。最后,通过对体积分数为500×10-6的CH4标准气体进行长时间测量,当平均时间达到663 s时,同位素δ13C)的探测极限达到0.56‰。该技术可为大气环境下甲烷中碳稳定同位素的测量提供参考。
光谱学 光功率放大器 离轴积分腔输出光谱技术 甲烷 碳同位素 
光学学报
2024, 44(5): 0530001
作者单位
摘要
合肥工业大学光学工程系, 安徽 合肥 230601
基于色散傅里叶变换技术研究了反常色散腔内传统孤子和正常色散腔内耗散孤子建立时的孤子动力学过程。为探究脉冲在光放大器中如何随放大功率演变, 实验和模拟研究了这两类孤子经放大器放大后的动态变化。结果表明, 这两类孤子的光谱在建立时会经历不同的振荡过程, 传统孤子光谱会由能量有剧烈振荡的调制拍频状态过渡至稳定, 耗散孤子光谱则会由无序调制状态平稳展宽至稳定。在放大器中, 随着放大器泵浦功率的上升, 传统孤子光谱中心能量将被转移而展宽, 耗散孤子光谱则在保持谱宽不变的情况下在边沿出现尖峰。这些锁模光纤激光器和光放大器中的动态孤子非线性现象在超快激光及其放大系统中有着潜在的应用价值。
纤维与波导光学 光孤子 色散傅里叶变换 锁模光纤激光器 光放大器 fiber and waveguide optics optical soliton dispersion Fourier transform mode-locked fiber laser optical amplifier 
量子电子学报
2023, 40(6): 974
胡梁 1,2钱勇 2李培丽 1周军 1,2,3,*
作者单位
摘要
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 南京先进激光技术研究院,江苏 南京 210038
3 中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800
设计并实现了重复频率在10 Hz~10 kHz可调的1550 nm微秒矩形脉冲光纤放大器。该光纤放大器采用双级主振荡功率放大(MOPA)全光纤结构,采用声光调制器对信号光进行调制,通过对泵浦驱动和信号光调制的脉冲波形及时序进行优化,实现了峰值功率为30 W、脉冲宽度为10 μs~1 ms、重复频率在10 Hz~10 kHz范围可调的微秒矩形脉冲放大激光输出。通过优化信号光脉冲和泵浦脉冲时序有效抑制了光纤放大过程中的放大自发辐射,通过对信号光的脉冲波形进行预整形获得了较好的微秒矩形脉冲输出。
光学器件 光放大器 微秒脉冲 铒-镱共掺光纤 声光调制器 主振荡功率放大器 
中国激光
2023, 50(14): 1401003
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
单片集成式主振荡功率放大器(MOPA)具有体积小、功率大、光束质量高等优势,通过集成布拉格光栅,还能够实现窄线宽和动态单模,在倍频、泵浦、光通信和传感等领域具有重要应用价值,是近年来半导体光电子器件的研究热点。本文梳理了单片集成式MOPA的主流结构,包括锥形、脊型、布拉格光栅型和三段式MOPA,以各自的工作原理和性能特征为出发点,介绍其主要的研究方向,并结合它们各自面临的问题介绍最新的发展趋势。针对单片集成式MOPA中普遍存在的高功率下光束质量退化的问题,梳理了近年在外延层结构、腔面光学薄膜和电极设置等方面的优化设计,重点总结了单片集成式MOPA在提高光束质量及高功率、容线宽及高亮度方面的重要进展。围绕不同领域的应用需求,整理了具备高功率、窄线宽、高光束质量和高亮度等性能特征的单片集成式MOPA的研究进展,最后展望了单片集成式MOPA的发展趋势。
主振荡功率放大器 单片集成结构 半导体激光器 半导体光放大器 优化设计 Master-Oscillation Power-Amplifier (MOPA) monolithic integrated diode lasers semiconductor optical amplifier optimal design 
中国光学
2023, 16(1): 61
作者单位
摘要
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
不经过光电转换的全光相位调制是实现无电中继的相干通信的关键技术之一。半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier, SOA)由于具有非线性系数高、体积小等优点成为全光相位调制系统的关键器件。但因SOA中交叉相位调制与交叉增益调制同时存在, 使目前基于SOA的相位调制信号不可避免地产生功率起伏, 影响了信号质量。为此, 提出了一种利用差动平衡信号控制级联SOA的全光相位调制方案, 分析了方案原理, 并实验实现了全光相位调制, 消除了相位调制过程中因SOA交叉增益调制效应产生的波形起伏, 完成了原理验证。该调制方案对实现高阶编码格式的全光波长变换, 提升网络的灵活性和扩展性具有重要意义。
全光相位调制 半导体光放大器 差动平衡信号 交叉相位调制 交叉增益调制 all-optical phase modulation semiconductor optical amplifier differential balance signal cross phase modulation cross gain modulation 
光学与光电技术
2023, 21(1): 102
作者单位
摘要
暨南大学光子技术研究院,广东 广州 510632
半导体光放大器(SOA)能稳定产生高消光比的窄脉冲光,在光纤传感领域得到了广泛应用,但目前大多方案仅采用单向调制的SOA产生脉冲光。为了进一步提高脉冲光的消光比,基于SOA能双向工作的特点提出了一种双向窄脉冲光调制的SOA系统。使用光纤反射镜对SOA单向调制输出的脉冲光进行反射,使反射光重新返回到SOA进行第二次脉冲光调制。实验结果表明:相比单向调制,在低输入功率下,双向调制最大可获得6.18 dB的额外增益;对于输入峰值功率为6 dBm的脉冲光,双向吸收能使泄漏光强度进一步减弱30 dB以上,整体吸收率达到72 dB以上。
光纤光学 脉冲调制 半导体光放大器 消光比 光纤传感 
激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0106005
作者单位
摘要
中国信息通信研究院 技术与标准研究所, 北京 100191
光波分复用(WDM)系统一直在高速率、长距离和大容量的方向上不断演进升级, 400 Gbit/s传输系统已经规模商用, 超400 Gbit/s的研究和应用进展迅速。文章在介绍单载波800 Gbit/s光传输关键技术的基础上, 梳理相关标准化研究最新进展, 进一步探讨了800 Gbit/s光传输技术的演进方向。
波分复用 信号整形 光放大器 标准化 WDM signal shaping optical amplifier standardization 
光通信研究
2022, 48(3): 17
作者单位
摘要
南京工程学院 信息与通信工程学院, 南京 211167
随着全光网络的快速发展, 快慢光技术受到了广泛关注。为了研究半导体光放大器(SOA)的快慢光效应, 文章构建了辅助光注入半导体光放大器的理论模型。比较了辅助光注入SOA前后, 直流电流、调制电流、调制频率、相移以及增益系数等参数对相位延时量的影响。仿真结果表明: 辅助光的注入使输出信号光由慢光变为快光, 辅助光功率越强, 效果越明显。同时, 注入辅助光信号后, 直流电流越大, 相位延时量越大; 调制电流、调制频率、相移及增益系数越大, 相位延时量越小。
半导体光放大器 辅助光 快慢光 semiconductor optical amplifier assist light fast and slow light 
半导体光电
2022, 43(2): 311
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Engineering, and Shandong Provincial Key Laboratory of Laser Technology and Application, Shandong University, Qingdao 266237, China
2 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
An actively mode-locked fiber laser with controllable pulse repetition rate and tunable pulse duration is presented, in which an optical delay line (ODL) is used to adjust the cavity length precisely for regulating the repetition rate, and a semiconductor optical amplifier (SOA) is introduced for enabling the pulse duration control. Experimentally, continuous tuning of the repetition rate from 2 GHz to 6 GHz is realized, which is limited by the availability of an even higher repetition rate radio-frequency (RF) source. Specifically, when the repetition rate is fixed at 2.5 GHz, the pulse duration can be tuned from 4 ps to 30 ps, which is, to the best of our knowledge, the widest tuning range of pulse duration ever achieved in a gigahertz (GHz) repetition rate actively mode-locked 1.5 µm fiber laser oscillator.
active mode-locking semiconductor optical amplifier tunable pulse duration high repetition rate 
Chinese Optics Letters
2022, 20(7): 071402

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