考虑损耗时拉曼放大泵浦光的偏振效应

利用高非线性和较大吸收损耗的光子晶体光纤制作光纤拉曼放大器,是当前的一种趋势,这导致泵浦光非线性旋转效应明显增强.本文在考虑吸收损耗条件下,研究了泵浦光的非线性旋转问题,首次得出了连续光条件下的解析解.结果表明,输入线偏振光与圆偏振光都不会产生非线性旋转,只有椭圆偏振光才有非线性旋转.旋转是绕着邦加球的纬线进行,s_3保持不变.随着吸收损耗的增加,有效长度变小,相对的旋转速度变慢.这表明,如果光纤对于泵浦光的吸收越强,越有利于拉曼放大.     

光纤拉曼放大器的设计及实验研究

该文设计并实现了C+L波段的宽带光纤拉曼放大器.测试结果表明,在仅有3个泵源的条件下,实现了带宽大约57nm、开关增益平均为10.5dB的宽频带放大,并且本系统具有优良的增益平坦特性( ±0.4dB)和平均有效噪声系数(约-3.2dB).     

C+L波段分布式拉曼光纤放大器实验研究

采用后向泵浦方式,利用波长分别为1426,l440,1454,1472及1496nm的大功率半导体激光器作为泵源,实现了带宽为80．nm(1530～1610nm)的宽带分布式拉曼光纤放大器,对40个信道的信号进行分布式放大,获得了较好的增益平坦及噪声特性．信号经60km的普通单模光纤传输后,平均开关增益为16．5dB,增益平坦度为1.5dB,最大等效噪声指数为-0．9dB．采用Agilent 8166B测试系统的多通道信号源(C L-band)作为信号源测量增益谱．由于考虑了信号光之间的相互拉曼作用及信号光对泵浦的影响,实验结果更精确．     

后向泵浦Raman放大器的快速算法

分析了Raman放大器的数学模型，提出了一种新的步长预测方法，给出了这种步长的数学表示。从而得到了一种新的后向泵浦Raman放大器的分析和计算方法．仿真结果表明，该方法收敛速度快、精度高，同等精度下，较一般方法快60％，可很好地应用于Raman光纤放大器的优化和性能分析．     

G652光纤喇曼增益谱的实验研究

在分析光纤喇曼放大原理的基础上,搭建14XXnm双波长泵浦光纤喇曼放大器试验系统,测量了目前光通信主干网络上广泛使用的G652光纤的喇曼增益谱,分析了其3dB带宽、增益谱波长范围、增益平坦度.结果表明,相对于EDFA,G652光纤的喇曼增益谱平坦度好,平坦增益范围大.当用峰值波长1440nm的泵浦激光器抽运时,其3dB谱宽为34nm,位于1520-1554nm,当用峰值波长1450nm的泵浦激光器抽运时,其3dB谱宽为43nm,位于1520-1563nm,当用峰值波长1440nm和1450nm的泵浦激光器双向抽运时,其3dB谱宽为40nm,位于1520-1560nm.在自建的光孤子通信系统上进行的应用表明,利用分布式喇曼光纤放大,可以明显改善光孤子的传输特性.     

非线性光学效应在光纤通信中的应用研究

为了研究非线性光学效应在光纤通信中的应用,首先阐述了非线性光学的定义,探讨了非线性光学在光纤通信方面的应用发展．指出其研究展望．着重数值模拟了非线性光学效应在光纤通信中用作光纤拉曼放大器时的物理过程．结果表明：基于Chraplyvy模型能够较好地模拟出受激拉曼散射作为光纤拉曼放大器原理的过程．并且其程序运行效率高于采用洛仑兹模型．结论与文献相比有新的进展,为非线性光学的进一步理论、实验和应用研究提供了参考．     

同向泵浦喇曼光纤放大器的增益特性

为分析同向泵浦喇曼光纤放大器中各参量对增益的影响，根据同向耦合波方程导出了放大器输出端信号光的解析解，并给出了放大器增益的表达式。在参量取典型值的条件下，分析了光纤长度、初始信号光功率、初始泵浦光功率、光纤有效面积、拉曼增益系数等参量对放大器增益的影响，所得部分结果与文献的实验结果一致。根据各个参量对放大器增益的不同影响，可以优化放大器的增益特性，从而提高放大器的增益，进而提高其放大性能。     

硅基一维光子晶体微腔光发射特性的调制

利用一维光子晶体带隙结构对光发射特性进行调制，采用掺杂光子晶体微腔限制电磁场从而控制材料中的光传输。采用不同组分的氢化非晶氮化硅（a-SiNx：H）薄膜作为介质层和发光层，由等离子体化学气相淀积（PECVD）方法制备出一维全a-SiNx：H光子晶体微腔。观察到微腔对于发光层a-SiNx：H薄膜光致荧光显著的调制作用，发光峰的半高宽从原始的208nm强烈的窄化为11nm，峰值强度提高了2个数量级。品质因子为69。通过透射谱测量，清晰地观察到710nm处的谐振峰出现在一维光子晶体带隙中，进一步证实了微腔的选模特性。     

光子晶体光纤光栅在传感器系统中应用研究

光子晶体光纤光栅是一种新型的无源器件,可广泛用于光纤通信系统、光脉冲压缩、传感器及滤波装置中.采用耦合模理论对光脉冲在光子晶体光纤光栅中传播进行分析,给出光子晶体光纤光栅的制作方案,提出了光子晶体光纤光栅在压力传感器、折射率传感器、应变传感器和射流传感器等方面的具体应用.光子晶体光纤光栅对温度的敏感性比传统单模光纤传感器要低2至3个数量级,光子晶体光纤光栅传感器系统不需要温度补偿,传感器系统更为简洁而具备充分的优越性.     

基于液芯光纤的水中甲烷拉曼检测技术

根据经典电磁理论和量子理论分析了拉曼光谱技术,探讨了共振拉曼效应对提高散射光强所起的作用．采用LRS—III型激光拉曼光谱仪对甲烷水溶液进行了拉曼检测实验,实验结果验证了水中甲烷拉曼检测的可行性．根据液芯光纤传光原理分析了输出拉曼光功率与损耗系数和光纤长度的关系,利用LabVIEW软件对液芯光纤的拉曼增益作用进行了仿真,仿真结果表明液芯光纤可提高拉曼光强达10^3倍．针对水中甲烷含量比较低的特点,提出基于液芯光纤并共振拉曼效应的方法,可提高拉曼光强接近10^9倍．     

纳米掺杂空芯光子晶体光纤传感器的特性分析

基于现有Comsol Muhiphysics软件,分析了圆形掺杂空芯光子晶体光纤的损耗特性随小孔孔径变化以及所掺物质改变时变化曲线,结果表明,圆形掺杂空芯光子晶体光纤入射波长在900nm至1000nm及1300nm与1480nm范围内具有较好的损耗特性,为进一步探讨掺杂空芯光子晶体光纤的传输特性提供了理论依据和参考.     

带隙型光子晶体光纤及其分析方法

光子晶体光纤是近年来出现的一种新型光纤,其特点是包层排列有规则或随机分布的波长量级的空气孔。包层中的微结构使得光子晶体光纤能够呈现出许多传统光纤不具备的特性,其在光通信领域具有极大的应用前景。文章从光子晶体的概念出发,概述了光子晶体的特征,通过引入光子晶体光纤的概念,介绍了光子带隙型与全内反射型光子晶体光纤的基本结构及导光原理。同时文章简要分析了带隙型光子晶体光纤的各种主要理论研究方法,并对其做出了相应的评价。     

光子晶体光纤光栅谐振波长的特性研究

应用多极法理论和传输矩阵法,对基于包层空气孔为正六边形对称结构的光子晶体光纤的布喇格光栅特性进行了计算和仿真。对比研究了常规单模光纤所成光栅与相同光栅周期的光子晶体光纤布喇格光栅反射谱之间的差异,重点研究了光子晶体光纤的结构参数变化(间隙孔半径、层数)与光子晶体光纤光栅的谐振峰变化规律。当光子晶体光纤的间隙孔半径增大时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现蓝移;当光子晶体光纤的间隙孔径不变而层数增加时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现红移。     

基于啁啾光纤光栅的增益平坦滤波器

采用啁啾相位掩膜板和程控扫描曝光技术, 在经过载氢增敏化处理的普通单模光纤上制作出可以用于掺铒光纤放大器增益谱平坦化的啁啾光纤光栅增益平坦器（GFF）, 经该器件平坦后的EDFA增益谱在30 nm带宽范围内, 不平坦度<±0.3 dB.     

基于等效介质二维光子晶体平面波展开法的理论研究

应用等效介质理论,提出了一种计算二维光子晶体的新平面波展开法,数值模拟了圆介质柱在空气中正方排列结构的能带,模拟结果与常规的平面波计算结果符合的很好。     

光纤拉曼放大器传输方程快速计算方法的研究

基于龙格-库塔公式，本文提出了可变步长的龙格一库塔法用于计算多波长光纤拉曼放大器传输方程．该算法能够有效地求解泵浦、信号、噪声及其反向散射波．在计算过程中可以根据每一步的截断误差及精度要求合理地确定步长的大小，同时还可以通过调节精度、最大步长、最小步长来控制计算的速度。数值仿真结果显示该算法较普通的龙格-库塔法无论是在精度还是速度上均有较大的提高。该方法比较适合于实际系统优化设计。     

Broad-band optical parametric gain on a silicon photonic chip

Developing an optical amplifier on silicon is essential for the success of silicon-on-insulator (SOI) photonic integrated circuits. Recently, optical gain with a 1-nm bandwidth was demonstrated using the Raman effect, which led to the demonstration of a Raman oscillator, lossless optical modulation and optically tunable slow light. A key strength of optical communications is the parallelism of information transfer and processing onto multiple wavelength channels. However, the relatively narrow Raman gain bandwidth only allows for amplification or generation of a single wavelength channel. If broad gain bandwidths were to be demonstrated on silicon, then an array of wavelength channels could be generated and processed, representing a critical advance for densely integrated photonic circuits. Here we demonstrate net on/off gain over a wavelength range of 28 nm through the optical process of phase-matched four-wave mixing in suitably designed SOI channel waveguides. We also demonstrate wavelength conversion in the range 1,511-1,591 nm with peak conversion efficiencies of +5.2 dB, which represents more than 20 times improvement on previous four-wave-mixing efficiencies in SOI waveguides. These advances allow for the implementation of dense wavelength division multiplexing in an all-silicon photonic integrated circuit. Additionally, all-optical delays, all-optical switches, optical signal regenerators and optical sources for quantum information technology, all demonstrated using four-wave mixing in silica fibres, can now be transferred to the SOI platform.     

基于等效介质二维光子晶体平面波展开法的理论研究

应用等效介质理论，提出了一种计算二维光子晶体的新平面波展开法，数值模拟了圆介质柱在空气中正方排列结构的能带，模拟结果与常规的平面波计算结果符合的很好。     

新一代光纤智能传感网与关键器件基础研究进展

天津大学在973计划项目的资助下,开展了光纤传感技术相关研究.其主要内容包括设计了基于光子晶体光纤的填充银线的PCF-SPR传感器,最佳灵敏度为2 400 nm/RIU;设计了一种基于液芯光子晶体光纤的PBG-PCF温度传感器,传感器的最高分辨率为4×10³ nm/RIU;设计了基于甲苯-氯仿混合溶液填充的光子晶体光纤可调谐热敏光开关,通过改变溶液配比实现不同温度跃变点;构建了基于光微流体理论的3种结构模型,并针对模式场分布及磁场探测展开了研究;构建了基于L波断掺饵光纤放大器的光纤内腔气体传感系统,其绝对误差小于0.04%;针对传感器结构、解调光路、解调算法,设计并优化了F-P传感系统;提出了针对光纤传感网的评估鲁棒性模型,开展了梳状暗调谐光源技术和OFDR技术在光纤传感网检测方面的研究.     

光纤激光器的发展与应用

本文对光纤激光器的现状、发展和应用进行了综述。光纤激光器从掺杂稀土元素发展到掺杂过渡族金属元素;掺杂方法从单纯化学气相沉积(Chemical VaporDeposition,CVD)发展到气相、液相、溶胶-凝胶(sol-gel)和改进的化学沉积(MCVD)等;光纤结构从单包层、双包层到今天的多芯双包层光子晶体光纤;激光功率已经到几十千瓦,光子晶体光纤激光器的功率也已超过1.5 kW。目前,它们广泛应用于造船、航天、机械、电器、汽车、化工等多个领域。新光纤技术的成功,必将推动多种产业的快速发展。