基于AlGaAs光波导产生超宽带(UWB)脉冲的新机理新技术研究

超宽带(UWB)技术在短距离、高吞吐量的无线通信和传感网络领域中有着广阔的应用前景。UWB技术与光通信相融合，可满足人们"随时、随地"对高速、大容量、长距离、低成本接入的需求，具有重要的应用价值。而UWB脉冲的产生是UWB信号光纤传输系统的关键。本项目拟用基于准相位匹配的AlGaAs光波导中的二阶非线性效应产生UWB脉冲，具有脉冲形状灵活可调、无需电-光转换过程等优越性。研究基于准相位匹配AlGaAs光波导产生UWB脉冲的新机理，分析光波导参数与UWB脉冲的频谱宽度、功率谱密度的特性关系；研究超短光脉冲在AlGaAs光波导中的传输和二阶非线性作用过程中的演变特性，获得提高二阶非线性作用效率和消除脉冲间走离效应的途径；研究高效且偏振无关的AlGaAs光波导的制备技术，拓宽AlGaAs光波导的频谱响应宽度，抑制光脉冲形变，实现高性能的UWB脉冲输出。该研究将为UWB脉冲源的实现提供有效途径。

超宽带(UWB)技术在短距离、大容量无线通信和传感网络中有着广阔的应用前景。UWB技术与光通信技术融合，可满足人们“随时、随地”对高速率、大容量、长距离、低成本接入的需求，具有重要的应用价值，而光学UWB脉冲的产生是UWB信号光纤传输系统的关键。本项目研究了基于AlGaAs光波导的全光UWB 脉冲产生。研究损耗情况下准相位匹配AlGaAs光波导的二阶非线性效应，模拟了差频和级联倍频差频的过程。通过结合角度准相位匹配，研究了AlGaAs 微环谐振谐振腔中高效的二次谐波的产生。研究了AlGaAs波导中的三阶非线性效应，利用AlGaAs微环谐振腔中的交叉相位调制实现逻辑门等全光信号处理。在此基础上，研究用AlGaAs微环光波导与一个变形的马赫-曾德尔干涉仪结合产生UWB脉冲，理论分析了器件的各种参数、延时、输入泵浦光脉冲宽度等对UWB频谱的影响，由上述设计波导产生的光学UWB脉冲经傅立叶变换后频谱分布与FCC规定的UWB模板重复得很好，此光学产生的UWB脉冲可实现光通信。