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中国激光 2025年第1期52卷 15-22页

作者：王丁辰裴丽郑晶晶王建帅张福浩王丽红李晶宁提纲北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

首先基于耦合器构建了单纤双向掺铋光纤放大器(BDFA),以测试在放大器的输入和输出端没有隔离器的条件下两个信号受到反向光干扰时的性能。然后,用环行器代替耦合器对系统进行了重构,以验证隔离器在双向放大中的优化作用,并将其与耦合器... 详细信息

首先基于耦合器构建了单纤双向掺铋光纤放大器(BDFA),以测试在放大器的输入和输出端没有隔离器的条件下两个信号受到反向光干扰时的性能。然后,用环行器代替耦合器对系统进行了重构,以验证隔离器在双向放大中的优化作用,并将其与耦合器结构的结果进行了比较。实验结果表明,在总泵浦功率为1 W的条件下,当输入功率为-15 dBm时,两个信号都获得了近24 dB的增益,噪声系数(NF)为7 dB~9 dB。与耦合器方案相比,信号的增益在环行器结构下提高了41%而NF降低了近50%。这项工作为O波段BDFA在波分复用器无源光网络(WDMPON)中的实际应用提供了参考。

关键词：光纤放大器 O波段掺铋光纤双向放大掺铋光纤放大器

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基于双频激光泵浦无腔正常色散氮化硅光波导的光频梳

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中国激光 2025年第7期 166-176页

作者：张垚刘宇邓宜钟康平冯素春延凤平北京交通大学电子信息工程学院光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室香港理工大学电机及电子工程学系&光子技术研究院北京交通大学电子信息工程学院

本团队提出了一种双频激光输入无腔正常色散氮化硅光波导产生光频梳的方案，并进行了数值仿真。先对正常色散氮化硅光波导进行调控优化，然后利用石英基高非线性光纤和普通单模光纤，通过两级啁啾脉冲压缩，将初始总功率为1 W的锁相双... 详细信息

本团队提出了一种双频激光输入无腔正常色散氮化硅光波导产生光频梳的方案，并进行了数值仿真。先对正常色散氮化硅光波导进行调控优化，然后利用石英基高非线性光纤和普通单模光纤，通过两级啁啾脉冲压缩，将初始总功率为1 W的锁相双频激光的峰值功率提升至30 W，再将其输入3 m长正常色散氮化硅非线性光波导，基于正常色散、自相位调制、光波分裂的联合效应，在1550 nm波段实现了20 dB带宽约为100 nm的光频梳。研究了脉冲整形对光频梳平坦度的改进作用，将脉冲整形为高斯脉冲可以实现3 dB带宽约为57 nm的平坦光频梳。研究了锁相双频激光功率占比、频率间隔对光频梳的影响。

关键词：光频梳氮化硅色散调控脉冲压缩光波分裂

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基于双频泵浦正常色散碳化硅微环谐振腔的光频率梳设计

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物理学报 2024年第3期73卷 116-125页

作者：高荣杨亚楠湛晨翌张宗祯邓宜王子潇梁坤冯素春北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

提出一种利用锁相双频激光泵浦正常色散碳化硅微环谐振腔产生光频率梳的方案.对绝缘体上碳化硅微环谐振腔光波导进行色散调控,实现1550 nm波段平坦正常色散优化设计.利用Lugiato-Lefever方程对锁相双频激光泵浦正常色散碳化硅微环谐振... 详细信息

提出一种利用锁相双频激光泵浦正常色散碳化硅微环谐振腔产生光频率梳的方案.对绝缘体上碳化硅微环谐振腔光波导进行色散调控,实现1550 nm波段平坦正常色散优化设计.利用Lugiato-Lefever方程对锁相双频激光泵浦正常色散碳化硅微环谐振腔的光频率梳产生进行仿真,研究了泵浦失谐量改变时光频率梳产生的时域和频域演化过程.同时探究了泵浦功率、微腔波导损耗、微腔色散、双频激光功率占比、双频激光频率间隔等各项参数对光频率梳产生的影响,仿真产生的光频率梳带宽可覆盖1500—1600 nm.仿真结果有助于推动基于正常色散碳化硅微环谐振腔的1550 nm波段高重复频率宽带光频率梳的研究和应用.

关键词：非线性光学光频率梳正常色散微腔

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基于平面光波导的二维色散系统

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光学学报 2023年第19期43卷 33-41页

作者：贾生萍卢顺谭中伟北京交通大学电子信息工程学院光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

随着光谱检测的重要性与日俱增,对高性能光谱仪的研究显得尤为重要和紧迫。提出一种基于平面光波导的二维光谱色散系统,它集合了平面波导微型化和光栅高色散的优点,能够将光谱在二维平面上展开。通过仿真发现,所提系统能够实现光谱在二... 详细信息

随着光谱检测的重要性与日俱增,对高性能光谱仪的研究显得尤为重要和紧迫。提出一种基于平面光波导的二维光谱色散系统,它集合了平面波导微型化和光栅高色散的优点,能够将光谱在二维平面上展开。通过仿真发现,所提系统能够实现光谱在二维方向上展宽,带宽远远大于基于虚像相位阵列(VIPA)的二维色散系统。此外,所提系统的体积较小,更易于集成。

关键词：衍射二维光谱检测平面光波导体光栅光谱检测

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反常色散增益光纤构建无源自相似脉冲光纤激光器

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光子学报 2023年第8期52卷 72-84页

作者：龚睿耿亚林裴丽魏淮北京交通大学电子信息工程学院光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

通常自相似脉冲光纤激光器的增益光纤都为正常色散,而利用色散补偿在反常色散增益光纤的激光器中能否取得相同的效果,目前还缺乏相关研究。这类激光器输出和演化特性有何特点以及应如何优化等都成为有待解决的问题。对色散管理型含反常... 详细信息

通常自相似脉冲光纤激光器的增益光纤都为正常色散,而利用色散补偿在反常色散增益光纤的激光器中能否取得相同的效果,目前还缺乏相关研究。这类激光器输出和演化特性有何特点以及应如何优化等都成为有待解决的问题。对色散管理型含反常色散增益光纤的锁模激光器进行研究,通过和传统自相似激光系统的分析和对比,指出其完全符合无源自相似激光器特征,并可达到传统正常色散增益光纤构建的无源自相似脉冲激光器的效果。在理论上拓展了自相似脉冲激光器的可实现范围,弥补了传统自相似脉冲激光器在该方面的欠缺。此外,针对该类型激光器系统的色散图、净色散量和色散补偿部分的非线性等方面对输出脉冲的影响进行了详细讨论,为中红外波段使用反常色散增益光纤的激光器产生更高质量的超短脉冲提供了新思路。

关键词：光纤激光器自相似脉冲色散管理中红外波段激光器无源自相似

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基于双频泵浦正常色散富硅氮化硅微环谐振腔的光频率梳设计

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光学学报 2024年第3期44卷 198-208页

作者：杨亚楠高荣湛晨翌李丁邓宜王子潇梁坤冯素春北京交通大学电子信息工程学院光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

提出一种利用锁相双频激光作为泵浦源输入正常色散富硅氮化硅微环谐振腔产生光频率梳的方案。对富硅氮化硅微环谐振腔进行色散调控,实现1550 nm波段平坦正常色散优化设计。利用LLE(Lugiato Lefever equation)方程进行光频率梳产生仿真,... 详细信息

提出一种利用锁相双频激光作为泵浦源输入正常色散富硅氮化硅微环谐振腔产生光频率梳的方案。对富硅氮化硅微环谐振腔进行色散调控,实现1550 nm波段平坦正常色散优化设计。利用LLE(Lugiato Lefever equation)方程进行光频率梳产生仿真,分析改变泵浦失谐时光频率梳产生的时域和频域演化过程。同时,探究各项参数对光频率梳产生的影响,包括泵浦功率、双频激光功率占比、微腔波导损耗、微腔色散、双频激光频率间隔。仿真实现的光频率梳带宽可覆盖1520 nm到1580 nm。

关键词：非线性光学光频率梳富硅氮化硅色散调控微腔

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基于神经网络和多目标优化算法的掺铋光纤放大器设计

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光学学报 2024年第2期44卷 112-119页

作者：侯文强裴丽王建帅郑晶晶徐文轩田梓辰王丁辰王丽红李晶宁提纲北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

掺铋光纤放大器有助于将光纤通信系统拓展至新的传输波段。然而,其增益和噪声性能存在相互制约的关系,提升增益往往会导致噪声性能的恶化,反之亦然。因此,提出一种结合反向传播神经网络(BPNN)和带精英保留策略的快速非支配排序遗传算法(... 详细信息

掺铋光纤放大器有助于将光纤通信系统拓展至新的传输波段。然而,其增益和噪声性能存在相互制约的关系,提升增益往往会导致噪声性能的恶化,反之亦然。因此,提出一种结合反向传播神经网络(BPNN)和带精英保留策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的多目标优化方法,通过对两级掺铋光纤放大器结构进行设计,实现了增益和噪声性能的同时优化。使用经过训练的BPNN对增益和噪声系数预测的均方根误差分别为0.191和0.084,具有较高预测精度。以高增益和低噪声系数为目标,使用NSGA-Ⅱ算法进行优化,得到包含500个解的Pareto最优解集。优化后,放大器所能实现的平均增益范围为15~37 d B,相应的平均噪声系数范围为4.95~5.31 d B。利用BPNN代替求解耦合微分方程来评价个体适应度,使得优化时间较传统方法由106s左右降低为80 s左右,大幅提升了优化效率。所提方法也为其他掺杂光纤放大器的高效率、多目标结构优化设计提供了一种新的思路。

关键词：光纤通信掺铋光纤放大器反向传播神经网络多目标优化带精英保留策略的快速非支配排序遗传算法

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O波段掺铋光纤激光器输出特性实验研究

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中国激光 2024年第23期51卷 10-16页

作者：张福浩裴丽郑晶晶王建帅王丁辰侯文强叶萧王丽红李晶宁提纲北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

搭建了基于环形腔结构的掺铋光纤激光器(BDFL),使用120 m长的掺铋磷硅酸盐光纤(BPSF),通过改变输出耦合比和泵浦功率,最终在耦合比为80∶20的条件下,实现了最大输出功率为127.3 mW@1310.22 nm、斜率效率为14.44%、光信噪比(OSNR)大于60... 详细信息

搭建了基于环形腔结构的掺铋光纤激光器(BDFL),使用120 m长的掺铋磷硅酸盐光纤(BPSF),通过改变输出耦合比和泵浦功率,最终在耦合比为80∶20的条件下,实现了最大输出功率为127.3 mW@1310.22 nm、斜率效率为14.44%、光信噪比(OSNR)大于60 dB、3 dB线宽约为0.036 nm的有效激光输出。同时比较了泵浦方式对激光输出的影响。在三种泵浦方式中,后向泵浦方式下的激光器性能最佳,输出功率达到136.4 mW且斜率效率为18.92%。与以往报道相比,在相同光纤长度下,该激光器具有较为优异的性能。

关键词：光纤激光器 O波段掺铋光纤 1310 nm激光器

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2μm波段高双折射微结构磁流体光纤特性研究

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中国激光 2018年第4期45卷 248-253页

作者：郭玉玉延凤平刘硕张鲁娜北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044 河北工业大学电子信息工程学院天津300401

设计了一种新型微结构光纤,光纤包层中具有相互垂直的两对椭圆空气孔,即两个较大的椭圆空气孔和两个较小的填充磁流体的椭圆孔,四个孔包围形成一个类长方形的纤芯。采用有限元法仿真分析了它在2μm波段的双折射特性和损耗特性,并通过优... 详细信息

设计了一种新型微结构光纤,光纤包层中具有相互垂直的两对椭圆空气孔,即两个较大的椭圆空气孔和两个较小的填充磁流体的椭圆孔,四个孔包围形成一个类长方形的纤芯。采用有限元法仿真分析了它在2μm波段的双折射特性和损耗特性,并通过优化得到最佳光纤结构参数。仿真结果表明,该光纤结构的模式双折射可以达到10-3,限制损耗低于10^(-11) dB·m^(-1),同时实现了高双折射和低限制损耗的设计目标。通过改变外界磁场可以改变磁流体材料的折射率,进而改变光纤的有效折射率,实现对光纤中所传输的偏振光相位的连续调谐。

关键词：光纤光学微结构光纤模式双折射限制损耗磁流体

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基于二次外差法的八倍频毫米波光子发生器特性

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红外与毫米波学报 2015年第3期34卷 352-359页

作者：李晶宁提纲裴丽简伟油海东陈宏尧张婵全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京交通大学电子信息工程学院北京100044 光波技术研究所北京交通大学电子信息工程学院北京100044 青岛农业大学理学与信息科学学院山东青岛266109

研究了一种基于二次外差法的八倍频毫米波光子发生器.该方案将二次外差法的相关原理应用到倍频式毫米波光子发生器的研究中.利用两次拍频,抵消两个独立激光器各自的相位噪声,得到了频率八倍于射频本振频率的射频毫米波信号.理论推导了... 详细信息

研究了一种基于二次外差法的八倍频毫米波光子发生器.该方案将二次外差法的相关原理应用到倍频式毫米波光子发生器的研究中.利用两次拍频,抵消两个独立激光器各自的相位噪声,得到了频率八倍于射频本振频率的射频毫米波信号.理论推导了毫米波产生的原理,讨论了影响射频功率代价的激光器相位噪声、光纤色散和光链路的延时失配问题,在此基础上进行了仿真模拟验证了光子发生器的工作原理及在模拟光链路中的应用.

关键词：光纤通信微波光子毫米波二次外差

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