1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
采用具有模式转换和无损传输特性的三模非模式选择光子灯笼(PL)实现了976 nm波长的半导体激光的相干合束。相对于半导体激光常规空间孔径相干合束的方式,所提合束光场不会产生旁瓣,且能拥有较高的光束质量。通过仿真PL合束特性,搭建合束实验系统,最终976 nm波长的半导体激光基模输出功率达99.7 mW,转换效率为33.2%。实验结果表明,此合束系统实现了模式转换,使半导体激光能够以基模输出,展现了一种有潜力的半导体激光相干合束的方法。
半导体激光 光子灯笼 相干合束 相位调控 光纤模式 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0514006
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,长春3003
2 中国科学院大学,北京100049
为了分析光子灯笼用于光合束时的模式控制能力波动,建立算法提取光场灰度矩阵,使用数值计算结果替代角功率分布方差来分析光子灯笼模式控制能力随合束功率的波动。根据功率流方程与临近模耦合理论推导了算法的理论基础。从算法结构和灰度值提取精度参数两方面详细介绍灰度提取算法。通过对比复原图与原光场图,证明算法将光强分布情况转化成灰度值矩阵的数值准确性;最后,以自制的3×1光子灯笼在弱主动模式控制下的表现为例,分析其模式控制能力随合束功率变化导致的输出光质量与合束损耗的变化。实验结果解释了合束功率从0增加到270 mW时3×1光子灯笼的光合束损耗曲线斜率变化以及合束光最大高斯拟合度波动。算法能简单、快速地分析光子灯笼用于基模合束光制备时模式控制能力的波动情况,且环境敏感度低,光场功率分布提取准确率大于99%。
半导体激光 模式控制 灰度矩阵 光子灯笼 光合束 diode laser mode control gray matrix photonic lantern beam combining 光学 精密工程
2023, 31(19): 2818
姜宗福 1,2,3,*陆瑶 1,**刘文广 1,2,3,***周琼 1,2,3[ ... ]张江彬 1,2,3
1 国防科技大学前沿交叉学科学院,湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室,湖南 长沙 410073
3 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室,湖南 长沙 410073
光子灯笼是一种将单模光纤和多模光纤的优势特点相结合的新型光子器件,在天文光子学、光纤通信模分复用、光纤激光模式控制等领域具有重要应用。本文主要介绍了光子灯笼的结构与模式演化理论,以及光子灯笼的制备与工艺,并基于光子灯笼的模式自适应控制,介绍了光子灯笼在高功率、大模场增益光纤激光放大器中抑制模式不稳定效应的应用,以及光子灯笼在大模场光纤中产生新型光束(如涡旋光束)的应用。
光纤激光 模式 光子灯笼 自适应光学 光学学报
2023, 43(17): 1700002
电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室, 四川 成都 644731
为了避免光子灯笼模式解复用器串扰对模式功率测量带来的误差,提出基于单一模式计算方式的波长映射测量方法,详细描述了其工作原理并研制出相应的模式功率检测单元。采用混合模式和单一模式两种计算方式,分析了模式功率检测单元的透射率矩阵特点,实验验证了波长映射测量方法的可行性。实验结果表明,单一模式计算方式对少模光纤的偏振扰动不敏感,其模式透射率的偏振相关性小于0.025。在此基础上搭建了1480 nm前向泵浦的三模掺铒光纤放大器,采用波长映射方法测试了三模同时放大的性能,获得了高达26 dB的模式增益,差模增益小于2 dB。
光纤光学 模式检测方法 模式选择光子灯笼 波长映射 少模掺铒光纤放大器
1 南京邮电大学 光电工程学院, 南京 210003 中国
2 路易斯安那大学, 拉斐特 美国
为实现低成本、长距离以及大容量的数据传输场景, 设计了一种无多进多出(MIMO)模分复用(MDM)带宽可调的双向光纤传输系统, 利用6模式选择光子灯笼(PL)分别作为模式复用/解复用器, 选取LP21和LP01 2个非简并模式作为正向传输信道, LP02模式和LP01模式作为反向传输信道, 同时通过光开关控制选择LP11的2个简并模式作为正反向传输信道, 从而实现12.5 km的双向带宽可调传输。该系统为低成本、长距离以及大容量的数据传输场景提供了解决方案。
光通信 模分复用 光子灯笼 多模光纤 光开关 optical communication mode division multiplexing photon lantern multimode fiber optical switch
采用光子灯笼作为模式复用/解复用器,搭建了6×6的模分复用通信实验系统,利用6个模式作为独立传输信道,采用相位调制-相干检测的方式,通过离线信号处理,在10 km少模光纤的传输条件下实现了6×8.5 Gbit/s信号的良好传输。实验结果表明:当LP01、LP11a、LP11b、LP21a、LP21b、LP02模式的接收功率分别为-37.84 dBm、-36.47 dBm、-36.20 dBm、-35.27 dBm、-35.37 dBm、-35.79 dBm时,各路信号的误码率均可达到10 -3以下。
光通信 光纤通信 模分复用 光子灯笼 少模光纤
1 国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410005
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 湖南 长沙 410005
3 高能激光技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410005
光子灯笼是近几年兴起的一种光电子器件,可实现多模系统与多个单模系统之间的低损耗耦合,其一端为一根满足特定模式条件的多模波导,另一端则由一束相对较细的单模波导组构成。主要分析了光子灯笼的工作原理和几种特定的实现方式,并对这几种特定结构的特点和应用进行了概述。介绍了光子灯笼在天文光学、多路复用、模式控制、高能激光方面的应用和研究进展,对光子灯笼作为一种低损耗光波导器件在未来光学系统中的应用进行了展望。
光学设计与制造 光子灯笼 模式控制 天体光子学 光纤激光器 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 120002
1 上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444
2 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室, 上海 200444
提出一个基于光子灯笼的正交频分复用(OFDM)/模分复用多模光纤传输系统,利用2个模式选择性光子灯笼分别作为模式复用与解复用器,选取LP01模与LP11b模式作为发送信道,利用自适应比特加载OFDM调制方式在50 m长的OM4多模光纤上实现了7.2 Gb/s的传输。实验结果表明,调整2路信号的偏振态,当LP01端的入射光功率比LP11b端的入射光功率低4 dB左右时,可以保证2路信号在接收端的光功率一致。当2路信号的接收光功率均低至-13 dBm时,2路信号的误码率分别为1.3×10
-3与3.2×10
-3,均低于硬判决前向纠错(HD-FEC)门限。该系统为低成本、短距离以及大容量的数据传输场景提供了解决方案。
光纤通信 模分复用 光子灯笼 多模光纤 正交频分复用 比特加载