基於慢光增強非線性效應的全光2R再生技術研究

《基於慢光增強非線性效應的全光2R再生技術研究》是依託天津大學，由賈東方擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於慢光增強非線性效應的全光2R再生技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：賈東方
• 依託單位：天津大學

項目摘要

全光再生技術是未來全光網路中的關鍵技術之一。傳統全光再生器尺寸大、功耗高、不易集成，難以真正成為實用化的器件。為減小全光再生器的尺寸和功耗，必須設法增大材料的非線性係數，而依靠硫化物等材料獲得高非線性係數的道路似乎走到盡頭，取得更大突破的可能性不大。因此，迫切需要更有效的手段來增強非線性效應。本項目擬將慢光技術引入全光2R再生中，通過矽基光子晶體波導中的慢光效應大大增強非線性效應，從而為小尺寸、低功耗、可集成的全光2R再生器的設計和製作打開了一扇門。研究慢光增強非線性的物理機制，推導描述光子晶體波導中慢光增強三階非線性如自相位調製、交叉相位調製和四波混頻的耦合波方程；設計並製備在1.55μm波長區具有~20nm頻寬、群速度在c/50~c/30範圍的低損耗矽基光子晶體慢光波導；利用光子晶體波導中的慢光效應增強非線性效應，研究基於慢光增強自相位調製和偏移濾波的全光2R再生，以及基於慢光增強非線性損耗的全光2R再生。

結題摘要

慢光技術在光快取、光通信、非線性光學等領域有廣泛套用。在慢光的各種產生方法中，基於二維光子晶體波導的慢光具有設計靈活、慢光頻率可調，以及與現有光學系統兼容性高的優點。本項目將光子晶體波導慢光技術引入全光2R再生器的設計中，研究了一種基於慢光增強非線性效應的全光2R再生方法，通過矽基光子晶體波導中的慢光效應大大增強了非線性效應，克服了傳統全光再生器件尺寸大、功耗高、不容易集成的缺點。設計了在1.55μm波段具有~20nm頻寬、群速度在c/30~c/20範圍的矽基光子晶體慢光波導，與傳統方案相比，我們的方案只改變了常規光子晶體波導的一個參數，在工藝上更容易實現。研究了光子晶體慢光波導的耦合問題。利用最佳化的光子晶體慢光波導進行了折射率感測研究，靈敏度達到2μm/RIU以上，表現出非常高的線性度。對基於慢光的光延時線進行了理論和實驗研究，獲得了最大延時量12.1ns，並在0~6ns的範圍內實現了可調諧延時。對10~40GHz重複頻率的主動鎖模光纖雷射器進行了研究，通過用方波射頻信號代替傳統的正弦射頻信號來驅動強度調製器，成功實現了幅度均衡、脈寬較窄的有理數諧波鎖模脈衝輸出。對時域寬調諧的高能量方波鎖模脈衝的產生進行了研究，實現了最大單脈衝能量達236.8nJ，最大時域調諧範圍超過2μs。對分別基於色散平坦高非線性光纖中級聯四波混頻和半導體光放大器中偏振旋轉效應的多波長雷射器進行了研究，實現了穩定的多波長輸出，光譜的覆蓋範圍和平整性都有了較大提高。利用光子晶體中的慢光效應增強自相位調製(SPM)效應，實現了基於慢光增強SPM和偏移濾波的全光2R再生，並完成了40Gb/s信號的全光2R再生實驗。本項目的研究為小尺寸、低功耗、可集成的全光2R再生器的設計和製作打開了一扇門，對未來的全光網路和其他非線性套用具有重要意義。