《基於半導體光放大器的超高速全光採樣基礎研究》是依託電子科技大學,由張尚劍擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於半導體光放大器的超高速全光採樣基礎研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張尚劍
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
全光採樣是決定全光模數轉換工作速率的關鍵，而全光模數轉換對於高速信號數位化至關重要，因此研究超高速全光採樣的理論和方法具有重要的科學意義和套用價值。.本項目旨在提出一種基於半導體光放大器的超高速全光採樣的新方法，擬利用半導體光放大器雙折射效應產生的偏振旋轉特性，對採樣脈衝光實現幅度調製，並結合光濾波器技術補償半導體光放大器較慢的增益恢復，實現系統超快恢復，完成對模擬信號光的超高速採樣。為此，首先將建立半導體光放大器雙折射效應的超快理論模型，研究實現全光採樣的基本途徑，其次，研究提高採樣工作速率的新方法和關鍵技術，探索集成光學解決方案；然後，完成全光採樣最佳工作性能的最佳化設計。.本項目提出的超高速全光採樣的方法具有一定的創新性，目前尚未見到其他研究者的相關報導。項目研究涉及的半導體雙折射效應的超快理論是半導體光電子學器件中的共性理論問題，該研究結果將促進超高速光信號處理技術的發展。
結題摘要
全光模數轉換對於實現高速信號數位化至關重要，而全光採樣是決定模數轉換工作速率的關鍵。本項目對半導體光放大器雙折射效應、基於半導體光放大器的全光採樣方法和關鍵技術、全光採樣性能的評價和最佳化進行了理論研究和實驗驗證。完善了半導體光放大器雙折射效應的超快理論模型，實現了半導體光放大器中載流子動態行為，特別是相位超快恢復的理論建模。研究顯示載流子消耗、載流子加熱以及光譜燒孔等弛豫過程分別在脈衝回響過程中的不同時刻處於主導地位，載流子加熱是超快相位產生的主要因素，隨著脈衝寬度的降低，超快相位表現明顯且相位動態相對於增益動態存在著時間延遲，研究結果豐富了半導體超快光子學理論。建立了基於半導體光放大器偏振耦合速率方程模型並實現了全光採樣的靜態和動態理論仿真。分析表明，偏振光場的兩正交模相對獨立地在半導體光放大器中傳輸，兩者通過增益飽和間接作用，模擬信號光調製半導體光放大器中的載流子濃度和增益，使得脈衝光的偏振態發生旋轉，檢偏後脈衝光強度發生改變，實現高速全光採樣。利用半導體光放大器、偏振控制器、檢偏器和光濾波器完成了研究計畫中的40GS/s高重頻全光脈衝採樣實驗驗證，採樣失真為2.01%。提出了基於傳輸函式的諧波分析方法，完成了對採樣信號和模擬信號的頻譜特性分析，分別實現了分布多項式擬合、歸一化多項式擬合和統一多項式擬合三種方法對全光採樣的效率和線性度指標進行評價和最佳化。結果表明，調節偏置電流、輸入偏振角、輸出檢偏角和附加相移可以最佳化全光採樣的性能。在全光採樣的基礎上，我們還實現了基於半導體光放大器自偏振旋轉效應的功率均衡的理論分析和實驗驗證，並提出了基於保持光注入改善半導體光放大器自偏振旋轉性能的方法。研究表明保持光通過調控半導體光放大器的偏振模式增益可以改善半導體光放大器自偏振旋轉特性，保持光注入可以明顯抑制和消除載流子恢復時間過長導致的歸零碼波形畸變和非歸零碼過沖現象。課題組有關研究成果曾被國際光學工程協會作為科技亮點在SPIE Newsroom上專題報導。
