基於光子晶體光纖的高精度全光量化基礎研究

《基於光子晶體光纖的高精度全光量化基礎研究》是依託電子科技大學,由李和平擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於光子晶體光纖的高精度全光量化基礎研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李和平

項目摘要

全光模數轉換是實現高速信號數位化的最具潛力的方法和途徑，量化技術是決定全光模數轉換精度的關鍵，研究高精度的全光量化具有重要的科學意義和套用價值。. 本項目基於光子晶體光纖的非線性光學特性，提出一種高精度全光量化的方案。擬利用飛秒脈衝在高非線性光子晶體光纖中產生孤子自頻移及其光譜自壓縮，實現不同強度的光脈衝信號的強度－波長對應轉換，並對脈衝信號的譜寬進行再次壓縮，最後對不同波長的輸出信號進行空間分離，實現光脈衝信號的高精度量化。為此，將建立基於光子晶體光纖非線性效應實現量化的理論模型，研究提高量化精度的新方案和關鍵技術，完成全光量化的實驗驗證和性能最佳化。..本項目研究中所涉及的基於孤子自頻移實現飛秒脈衝光譜自壓縮的新方法和無啁啾飛秒脈衝譜寬壓縮的新技術，不僅可以大幅提高全光模數轉換的精度，也能夠促進超短脈衝雷射技術的發展。

結題摘要

全光模數轉換是實現高速信號數位化的最具潛力的方法和途徑，量化技術是決定全光模數轉換精度的關鍵，研究高精度的全光量化具有重要意義。本課題對基於高非線性光子晶體光纖的全光量化方法進行了基礎性研究，完成了利用光纖中的孤子自頻移（SSFS）效應實現高精度全光量化的物理建模和數值仿真，重點研究了提高量化精度的方法，搭建了相應的實驗測試平台, 實現了全光量化原理性驗證，取得了一系列的理論和實驗成果，具體如下： （1）對飛秒光脈衝在高非線性光子晶體光纖中的SSFS效應進行了數值仿真，發現了在孤子階數N滿足0.8 < N < 1.3時，自頻移導致脈衝光譜壓縮的新機制，分析了光纖高階色散和脈衝啁啾對譜寬壓縮的影響。 （2）提出了利用反常色散的光子晶體光纖實現無啁啾飛秒脈衝光譜壓縮的新方法，能對孤子階數N滿足0.6 < N < 0.8的飛秒脈衝進行高效壓縮，與傳統的光譜壓縮技術比較，該方法更為簡單有效。 （3）提出了利用梳狀光纖來實現頻移後飛秒脈衝的譜寬壓縮，採用高非線性光纖和普通單模光纖設計了梳狀光纖，能將飛秒脈衝的譜寬壓縮至1.0nm以下，可大幅提高全光量化的精度。 （4）基於飛秒脈衝在高非線性光纖中的強度-波長轉換和光譜壓縮技術，提出了一種新穎的全光量化方案；研製了可用於全光量化的新型鎖模光纖雷射光源，對量化的關鍵技術進行了實驗研究，完成了全光量化的實驗驗證和性能最佳化，其量化精度達到6 bits。本課題在學術期刊和國際會議上發表論文19篇，申請發明專利7項，較好地完成了項目的研究任務。