1 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430205
2 光通信技术和网络全国重点实验室，武汉 430074
3 武汉邮电科学研究院有限公司，武汉 430074
4 中国移动通信有限公司，北京 100033
【目的】针对分布式光纤传感系统单跨传感距离受限问题，文章提出了基于远程泵浦光放大器（ROPA）遥泵技术的相位敏感光时域反射仪（φOTDR）分布式光纤传感系统。
【方法】采用偏振分集接收技术，获取彼此正交的偏振信号以解决偏振失配问题，分频带处理后抑制相干衰落与偏振衰落。应用高阶拉曼泵浦技术与级联遥泵放大技术，3个远程增益单元选取合适的增益介质长度，引入传输链路中适当位置，耦合远程泵浦单元发送的泵浦光与信号光使铒离子得到激励，实现信号光的无中继放大，解决了现有φOTDR单跨距传感距离不足的问题。
【结果】实验结果表明，采用同相正交（IQ）解调算法，压电换能器（PZT）加扰的100 Hz扰动信号可实现线性还原。
【结论】结果表明，文章所提系统可实现176.6 km超长单跨距振动信号传感，打破了现有φOTDR单跨距传感距离记录。前176 km振动曲线平稳且振幅低于0.4 rad，三维（3D）瀑布图中无扰动位置相对平稳，链路末端PZT加扰的扰动信号可准确感知。经快速傅里叶变换（FFT）处理后，100 Hz扰动信号的信噪比为8.9 dB。实验结果对于搭建超长跨距φOTDR传感系统提供了一定参考价值，对φOTDR系统的无中继超长距离传感发展具有一定意义。
分布式光纤传感技术 相位敏感光时域反射仪 远程泵浦光放大器 distributed optical fiber sensor technology φOTDR ROPA 光通信研究
2024, 50(2): 22007601
1 华东师范大学物理与电子科学学院极端光机电实验室，上海 200241
2 华东师范大学纳光电集成与先进装备教育部工程研究中心，上海 200241
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
光子集成器件以极低的成本和功耗实现覆盖从光源、调制、非线性频率转换、光放大到光探测的全功能单片集成，对光电信息处理系统产生显著而深远的影响，并推动一系列诸如高速通信、人工智能、量子信息，以及精密测量等重大应用领域的持续发展。近年来，铌酸锂薄膜光子器件得益于离子揭膜技术和微纳刻蚀工艺的进步，以宽的工作窗口、低的传输损耗、大的调制带宽、高的非线性光学转换效率和兼容大规模光子集成等优点，在集成光子学领域占据重要一席之地。本文介绍了利用超快激光光刻结合化学机械抛光技术在掺杂有源发光稀土离子的铌酸锂薄膜衬底上实现片上激光与光放大的最新进展，包括在波导放大器中实现了超过20 dB的最大内部净增益，并且在高品质铌酸锂微盘中演示了具有454.7 Hz窄线宽的电光可调谐单频激光器，演示了单片集成的电驱动微环激光器，以及连续光刻方式实现的无源/有源混合集成器件。
集成光学 超快激光加工 铌酸锂 光放大器 光源 稀土掺杂材料 光学学报
2023, 43(16): 1623014
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
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
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
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
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
1 华北电力大学 电子与通信工程系, 河北 保定 071003
2 华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室, 河北 保定 071003
3 华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室, 河北 保定 071003
4 河北大学 物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
为提升自由空间量子通信系统性能, 以相敏放大器(PSA)和相位非敏感放大器(PIA)原理为基础, 研究了在量子通信系统接收端分别加入PSA、PIA后的高斯调制连续变量量子密钥分发(CVQKD)模型, 推导了相应的安全密钥率公式。当信号波长分别为810 nm、1550 nm和3800 nm时, 仿真分析了系统受到集体攻击和个体攻击情况下接收端采用零差检测和外差检测时安全密钥率与距离的变化关系, 对比了相同条件下PSA、PIA对系统性能的提升效果。仿真结果表明: 当接收端分别采用零差检测、外差检测时, 系统相应选择PSA、PIA时的性能更好。
连续变量量子密钥分发 自由空间量子通信 光放大器 安全密钥率 continuous variable quantum key distribution, free
