45°-TFG based in-fiber polarizer at 800nm by UV inscription

We show in-fiber polarizers at 800nm range with polarization extinction ratio (PER) up to 37dB, fabricated by UV-inscribing grating structures tilted at 45° in standard single mode fiber. The results show that the PER of such polarizers increases linearly with the grating length. © OSA 2012.

Eigenvalue communications in nonlinear fiber channels

Continuous progress in optical communication technology and corresponding increasing data rates in core fiber communication systems are stimulated by the evergrowing capacity demand due to constantly emerging new bandwidth-hungry services like cloud computing, ultra-high-definition video streams, etc. This demand is pushing the required capacity of optical communication lines close to the theoretical limit of a standard single-mode fiber, which is imposed by Kerr nonlinearity [1–4]. In recent years, there have been extensive efforts in mitigating the detrimental impact of fiber nonlinearity on signal transmission, through various compensation techniques. However, there are still many challenges in applying these methods, because a majority of technologies utilized in the inherently nonlinear fiber communication systems had been originally developed for linear communication channels. Thereby, the application of ”linear techniques” in a fiber communication systems is inevitably limited by the nonlinear properties of the fiber medium. The quest for the optimal design of a nonlinear transmission channels, development of nonlinear communication technqiues and the usage of nonlinearity in a“constructive” way have occupied researchers for quite a long time.

Label-free immunoassay for porcine circovirus type 2 based on excessively tilted fiber grating modified with staphylococcal protein A

Using excessively tilted fiber grating (Ex-TFG) inscribed in standard single mode fiber, we developed a novel label-free immunoassay for specific detection of porcine circovirus type 2 (PCV2), which is a minim animal virus. Staphylococcal protein A (SPA) was used to modify the silanized fiber surface thus forming a SPA layer, which would greatly enhance the proportion of anti-PCV2 monoclonal antibody (MAb) bioactivity, thus improving the effectiveness of specific adsorption and binding events between anti-PCV2 MAbs and PCV2 antigens. Immunoassay experiments were carried out by monitoring the resonance wavelength shift of the proposed sensor under different PCV2 titer levels. Anti-PCV2 MAbs were thoroughly dissociated from the SPA layer by treatment with urea, and recombined to the SPA layer on the sensor surface for repeated immunoassay of PCV2. The specificity of the immunosensor was inspected by detecting porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) first, and PCV2 subsequently. The results showed a limit of detection (LOD) for the PCV2 immunosensor of ~9.371TCID50/mL, for a saturation value of ~4.801×103TCID50/mL, with good repeatability and excellent specificity.

Multistabilities and symmetry-broken one-color and two-color states in closely coupled single-mode lasers

We theoretically investigate the dynamics of two mutually coupled, identical single-mode semi-conductor lasers. For small separation and large coupling between the lasers, symmetry-broken one-color states are shown to be stable. In this case the light outputs of the lasers have significantly different intensities while at the same time the lasers are locked to a single common frequency. For intermediate coupling we observe stable symmetry-broken two-color states, where both lasers lase simultaneously at two optical frequencies which are separated by up to 150 GHz. Using a five-dimensional model, we identify the bifurcation structure which is responsible for the appearance of symmetric and symmetry-broken one-color and two-color states. Several of these states give rise to multistabilities and therefore allow for the design of all-optical memory elements on the basis of two coupled single-mode lasers. The switching performance of selected designs of optical memory elements is studied numerically.

Spatially integrated erbium-doped fiber amplifiers enabling space-division multiplexing

L’augmentation exponentielle de la demande de bande passante pour les communications laisse présager une saturation prochaine de la capacité des réseaux de télécommunications qui devrait se matérialiser au cours de la prochaine décennie. En effet, la théorie de l’information prédit que les effets non linéaires dans les fibres monomodes limite la capacité de transmission de celles-ci et peu de gain à ce niveau peut être espéré des techniques traditionnelles de multiplexage développées et utilisées jusqu’à présent dans les systèmes à haut débit. La dimension spatiale du canal optique est proposée comme un nouveau degré de liberté qui peut être utilisé pour augmenter le nombre de canaux de transmission et, par conséquent, résoudre cette menace de «crise de capacité». Ainsi, inspirée par les techniques micro-ondes, la technique émergente appelée multiplexage spatial (SDM) est une technologie prometteuse pour la création de réseaux optiques de prochaine génération. Pour réaliser le SDM dans les liens de fibres optiques, il faut réexaminer tous les dispositifs intégrés, les équipements et les sous-systèmes. Parmi ces éléments, l’amplificateur optique SDM est critique, en particulier pour les systèmes de transmission pour les longues distances. En raison des excellentes caractéristiques de l’amplificateur à fibre dopée à l’erbium (EDFA) utilisé dans les systèmes actuels de pointe, l’EDFA est à nouveau un candidat de choix pour la mise en œuvre des amplificateurs SDM pratiques. Toutefois, étant donné que le SDM introduit une variation spatiale du champ dans le plan transversal de la fibre, les amplificateurs à fibre dopée à l’erbium spatialement intégrés (SIEDFA) nécessitent une conception soignée. Dans cette thèse, nous examinons tout d’abord les progrès récents du SDM, en particulier les amplificateurs optiques SDM. Ensuite, nous identifions et discutons les principaux enjeux des SIEDFA qui exigent un examen scientifique. Suite à cela, la théorie des EDFA est brièvement présentée et une modélisation numérique pouvant être utilisée pour simuler les SIEDFA est proposée. Sur la base d’un outil de simulation fait maison, nous proposons une nouvelle conception des profils de dopage annulaire des fibres à quelques-modes dopées à l’erbium (ED-FMF) et nous évaluons numériquement la performance d’un amplificateur à un étage, avec fibre à dopage annulaire, à ainsi qu’un amplificateur à double étage pour les communications sur des fibres ne comportant que quelques modes. Par la suite, nous concevons des fibres dopées à l’erbium avec une gaine annulaire et multi-cœurs (ED-MCF). Nous avons évalué numériquement le recouvrement de la pompe avec les multiples cœurs de ces amplificateurs. En plus de la conception, nous fabriquons et caractérisons une fibre multi-cœurs à quelques modes dopées à l’erbium. Nous réalisons la première démonstration des amplificateurs à fibre optique spatialement intégrés incorporant de telles fibres dopées. Enfin, nous présentons les conclusions ainsi que les perspectives de cette recherche. La recherche et le développement des SIEDFA offriront d’énormes avantages non seulement pour les systèmes de transmission future SDM, mais aussi pour les systèmes de transmission monomode sur des fibres standards à un cœur car ils permettent de remplacer plusieurs amplificateurs par un amplificateur intégré.

矩阵理论在半导体激光器耦合中的应用

傍轴近似下的光学矩阵理论，可以简化光束传输计算过程，使光学系统设计更为方便。将ABCD变换矩阵方法引入到耦合光学系统的设计中，运用高斯光束的ABCD法则，详尽地给出了某一耦合方式下的半导体激光器耦合入单模光纤系统的设计；另一方面，对系统的耦合损耗与耦合距离的关系进行了理论计算，并把计算结果与最近的实验报道做了比较，它们基本相吻合，说明此方法是可行的、合理的。从整个设计及理论计算来看，ABCD矩阵方法减少了复杂的计算，从而简化了设计过程，与通常的衍射计算相比，它不失为一种方便、有效的方法，同时它对生产半导体

一种新型结构的单纵模光纤激光器

单纵模掺铒光纤激光器在光通信和光传感等方面有着广泛的应用前景。设计了一种新型的光纤激光器，在光纤环形镜中嵌入未抽运的掺铒光纤作为可饱和吸收体以抑制多纵模，用光纤环谐振腔作为滤波器抑制拍频噪声，用光纤光栅作为波长选择器件，最终得到了单纵模输出并消除了拍频噪声。使用零拍法测量其线宽小于频谱仪的低频极限5kHz。实验结果证明了可饱和吸收体和光纤环的功能。

室温下稳定的多波长掺铒光纤激光器的研究

通过在线形谐振腔中引入一段缠绕在压电陶瓷上的单模光纤作为正弦相位调制器，使得激射波长的损耗不固定，抑制由于掺铒光纤的均匀展宽效应引起的模式竞争，从而避免了在室温下不稳定的单波长激射，实现了多波长掺铒光纤激光器的稳定输出。为了获得平坦的多波长输出，在谐振腔里使用了一个损耗峰位于1530nm处的长周期光纤光栅，以获得较为平坦的增益谱。通过两个3dB耦合器制成的反射型梳状滤波器的滤波作用，实验中观察到稳定的多波长激射，相邻波长间隔约为0．45nm。中心9个波长的输出功率平坦度为10dB，边模抑制比大于25dB。

Designing a coupler for the intersatellite optical communication system

Coupling a single-mode laser diode with 200 mW to a single-mode fiber (SMF) through an orthonormal aspherical cylindrical lens and a GRIN lens for the intersatellite optical communication system is proposed and demonstrated. We experimentally studied how the coupling efficiency changes with the SMF's position displacement and axial angle variation, and obtained 80 mW output power at the end of the SMF, which shows that the coupling units have satisfied the designed request. (c) 2007 Elsevier GmbH. All rights reserved.

一种利用相位掩模版对光栅波长进行微调的光栅刻写方法

提出并实验证实了一种刻写光栅时既能保护相位版又能对光栅的反射波长进行微调的方法．通过调整光纤和相位版之间的距离，利用1550nm单模光纤和掺铒分别实现了0．48nm和2．2nm的光栅反射波长的调节．在相位版和光纤之间的距离保持在3mm的条件下，既可以保护相位版又可以获得高质量的光栅．

大模场面积光纤激光器拉锥法模式选择

大模场面积(LMA)光纤激光器的光束质量通常比单模光纤激光器的光束质量差。采用光纤拉锥的方法进行模式选择,从而提高大模场直径光纤激光器的光束质量。拉锥区距光纤激光器的输出端约5 mm,纤芯最小为9 μm,约为未拉锥部分纤芯直径26 μm的1/3。实验研究表明,在拉锥后,光纤激光器的光束质量因子M2由3.50减小为1.81,相应的斜率效率由63.6%减小为51.1%。虽然拉锥后最大输出功率减少了约19.8%,但其亮度增大为拉锥前的3倍。

1.55-μm VCSEL transmission performance up to 20 Gb/s for access networks

We experimentally demonstrate for the first time 1.55μm vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) transmission over 6.5 km single mode fiber (SMF) at 20 Gb/s for optical access networks. Characterization of the device is also investigated. © 2009 IEEE.

Adaptively modulated optical OFDM modems utilizing RSOAs as intensity modulators in IMDD SMF transmission systems.

Detailed investigations of the transmission performance of adaptively modulated optical orthogonal frequency division multiplexed (AMOOFDM) signals converted using reflective semiconductor optical amplifiers (RSOAs) are undertaken over intensity-modulation and direct-detection (IMDD) single-mode fiber (SMF) transmission systems for WDM-PONs. The theoretical RSOA model adopted for modulating the AMOOFDM signals is experimentally verified rigorously in the aforementioned transmission systems incorporating recently developed real-time end-to-end OOFDM transceivers. Extensive performance comparisons are also made between RSOA and SOA intensity modulators. Optimum RSOA operating conditions are identified, which are independent of RSOA rear-facet reflectivity and very similar to those corresponding to SOAs. Under the identified optimum operating conditions, the RSOA and SOA intensity modulators support the identical AMOOFDM transmission performance of 30Gb/s over 60km SMFs. Under low-cost optical component-enabled practical operating conditions, RSOA intensity modulators with rear-facet reflectivity values of >0.3 outperform considerably SOA intensity modulators in transmission performance, which decreases significantly with reducing RSOA rear-facet reflectivity and optical input power. In addition, results also show that use can be made of the RSOA/SOA intensity modulation-induced negative frequency chirp to improve the AMOOFDM transmission performance in IMDD SMF systems.