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,南京 210023
【目的】为了满足各种应用领域对高性能光学频率梳(OFC)的需求,特别是在宽带宽、高平坦度、中心波长和谱线间距等参数可以独立调节方面,文章提出了一种基于2次耦合射频(RF)信号来驱动单个双驱动马赫—曾德尔调制器(DDMZM)以产生OFC的方法。
【方法】通过使用单个乘法器来生成2次耦合RF信号,不仅增加了所产生OFC的梳线数量,而且具有结构简单和成本低廉等优点。此外,为了进一步提高OFC的优化效率和性能,文章还采用了基于深度学习的逆向设计和分析方法。
【结果】研究结果显示,基于构建级联网络的逆向设计能够在不到1 s的时间内找到目标OFC的对应参数。这种快速参数确定方法不仅可以实现梳线数量、OFC功率和梳线间隔的可编程性,还能生成具有1.769 dB平坦度的13线OFC。文章所提高效率设计方法为OFC的快速制备和应用提供了强大的支持。
【结论】文章所提方案在OFC的生成技术中具有显著优势,特别是在性能、灵活性和优化效率方面表现卓越。文章所提基于2次耦合RF信号驱动DDMZM的OFC生成方法,不仅简化了系统结构,降低了成本,还通过深度学习的逆向设计方法大幅提高了设计效率。这些特点使得文章所提方案能够满足广泛的应用需求,尤其适用于需要快速、高效且灵活调节OFC参数的场合。
光学频率梳 深度学习 逆向设计 平坦度 OFC deep learning inverse design flatness 光通信研究
2024, 50(2): 22008701
1 西安邮电大学现代邮政学院,陕西 西安 710121
2 西安邮电大学电子工程学院,陕西 西安 710121
3 西安邮电大学通信与信息工程学院,陕西 西安 710121
随着新一代移动通信系统发展,对高数据速率和更大带宽的需求日益增加,利用碲基光纤作为传输介质,采用了两路二阶泵浦和四路一阶泵浦设计的二阶拉曼光纤放大器实现了对C+L全波段信号光进行放大,能够有效缓解带宽增长给光通信网络带来的挑战。首先对简化后的二阶拉曼耦合波方程进行数值求解,再利用合作搜索算法对二阶拉曼光纤放大器泵浦参数进行优化,以达到提升系统输出性能的目的。同时,分析了在相同泵浦参数的配置下一阶拉曼光纤放大器和二阶拉曼光纤放大器的性能以及二阶泵浦光功率、光纤长度这两个重要因素对二阶碲基拉曼光纤放大器平均输出增益和增益平坦度的影响。最终在1530~1630 nm的超宽带宽范围内,设计出的二阶碲基光纤拉曼放大器平均输出增益为27.3601 dB,增益平坦度为0.6601 dB。
光纤光学 碲基光纤 二阶拉曼光纤放大器 合作搜索算法 增益平坦度 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0506007
强激光与粒子束
2023, 35(7): 074001
1 长春理工大学 光电工程学院 空间光电技术研究所,吉林 长春 130022
2 长春理工大学 光电工程学院 光学工程系,吉林 长春 130022
基于无波分裂脉冲产生的平坦超连续谱被报道。笔者采用非线性偏振旋转(NPR)作为锁模方法来实现耗散孤子脉冲和无波分裂脉冲的切换输出。在0.3 W的泵浦功率下,获得了耗散孤子脉冲。脉冲宽度为5.8 ps,脉冲间隔为54 ns,与11.05 m的腔长一致,信噪比为55 dB,压缩后的脉冲宽度为0.61 ps。值功率可以被提升到1.18 kW。通过适当调整腔偏振态和增加泵浦功率,耗散孤子可以演化为无波分裂脉冲。随着泵浦功率的提高,脉冲宽度从11.7 ps增加到20.2 ps,几乎增加了两倍。经过计算,时间带宽积从23.9增加到53.43。较大的啁啾可以抵抗非线性相移的影响,从而避免脉冲分裂。无波分裂脉冲的脉冲能量可以提高到3.89 nJ,是耗散孤子脉冲能量的五倍。随后,使用耗散孤子和无波分裂脉冲作为种子源去获得超连续谱。结果表明,在锥形高非线性光纤中,无波分裂脉冲产生的超连续谱范围和平坦度均优于耗散孤子脉冲。基于耗散孤子脉冲和无波分裂脉冲产生的超连续谱范围为1 400~2 000 nm,覆盖了S波段、C波段、L波段三个主要通信波段,20 dB带宽分别为310.3 nm和426.4 nm。这项工作将有助于高能量脉冲光纤激光器的发展,并提高其在超连续谱产生和光通信领域的潜在应用。
超连续谱 非线性偏振旋转 耗散孤子 无波分裂脉冲 平坦度 supercontinuum nonlinear polarization rotation dissipative soliton wave-free breaking pulse flatness 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220745
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院 光电测试技术及仪器教育部重点实验室, 北京 100192
为了实现高平坦的自发辐射输出, 提出并设计了一种基于974nm泵浦源和高掺杂浓度掺铒光纤的平坦宽带光源。系统以泵浦波长974nm的激光二极管作为泵浦源, 先将泵浦光分为两路对掺铒光纤分级泵浦, 再将铒离子产生的自发辐射光合并输出, 并调节铒纤长度和泵浦功率对输出光谱进行优化。仿真结果表明: 泵浦功率为160mW, 两段掺铒光纤长度分别为7m和2m时, 可以在1530~1610nm得到带宽为80nm, 功率为20.348mW, 平坦度为±1.268dB的光谱输出。该系统在不额外增加滤波器且光纤总长小于10m的前提下, 实现平坦宽带输出, 有望在光纤传感系统中得到应用。
光谱学 平坦度 宽带光源 掺铒光纤 spectroscopy flatness broadband sourse Er-doped fiber
强激光与粒子束
2022, 34(10): 104015
1 广东工业大学信息工程学院,广东省信息光子技术重点实验室,广东 广州 510006
2 西北工业大学电子信息学院,陕西 西安 710072
3 太原理工大学物理与光电工程学院,山西 太原 030024
4 广东工业大学自动化学院,广东 广州 510006
提出了一种可在毫米波全波段产生超大带宽、平坦噪声的方法。利用两频率间隔不等的非相干光光频梳,基于游标效应,设计了主尺和副尺的频率间隔和非相干光线宽。仿真证明,利用所提方法可产生频率范围覆盖30~300 GHz的超大宽带、平坦的全波段毫米波白噪声。实验上通过可编程滤波器从放大自发辐射噪声中滤出两束频率间隔为游标式的梳状光,并在两个不同带宽的单行载流子光电探测器上分别实现了频率范围为130~170 GHz和280~380 GHz的毫米波白噪声,其平坦度分别低至±2.25 dB和±3.10 dB,验证了理论的正确性。
非线性光学 毫米波噪声 游标效应 超宽带 平坦度 非相干光 光学学报
2022, 42(13): 1335001
广东工业大学信息工程学院广东省信息光子技术重点实验室,广东 广州 510006
提出了一种基于多光混频产生平坦毫米波噪声的方法。通过宽带放大自发辐射(ASE)光源,滤出多个具有不同中心波长的高斯型噪声光谱,利用宽带光电探测器,对多个具有不同中心波长的噪声光谱进行了混频以产生平坦毫米波噪声。仿真结果表明,所提方案能够在大频率范围内产生平坦的毫米波噪声,如F波段(90~140 GHz)和G波段(140~220 GHz)。为了定量地比较毫米波噪声的质量,定义了相对平坦度为某个频率范围内产生噪声功率的起伏与其平均功率之比。实验结果表明,产生的毫米波噪声的相对平坦度低至0.46[@(35±15)GHz]。
光学仪器 平坦度 毫米波噪声 多光混频 光电转换
强激光与粒子束
2021, 33(3): 034001
1 河北工业大学电子信息工程学院,天津 300401
2 天津市电子材料与器材重点实验室,天津 300401
提出了基于双边带调制方式利用单个马赫-曾德尔调制器(MZM)生成平坦宽光学频率梳的方案。两个激光器的频率差直接决定了双边带调制后光学频率梳产生的频谱宽度与质量,通过理论分析不同调制系数下各阶边带间的标准差以及各阶边带的贝塞尔值,发现5阶以上的边带对宽光学频率梳的影响可以忽略不计。而功率较低的5阶边带会叠加在各阶边带上,使得各阶边带的功率得以补偿或抵消,从而减小高阶边带对光学频率梳的影响,提升平坦度。仿真得到的宽光学频率梳的平坦度达到3.7 dB,有效频谱宽度为700 GHz。将传输速率为5 Gbit/s的不归零码数据调制到此光学频率梳上,经过光纤传输后,眼图依然清晰可见,在10-9量级误码率下功率代价小于1.8 dB。这样的光学频率梳在光通信中可传送更多的数据信息,实现了高速数据传输并保持了光学频率梳的平坦度,稳定性能较好,成本低廉。
集成光学 光学频率梳 强度调制器 平坦度 双边带调制 激光与光电子学进展
2021, 58(9): 0913001