基于HNLF的全光二进制相位编码微波信号调制研究

在高度非线性光纤中,基于交叉极化调制效应提出了一种新的全光方案,生成一个二进制相位编码的微波信号,该信号载波频率可以广泛调谐。通过实验生成了载波频率20GHz时编码率为5Gb/s、载波频率30GHz时编码率为7.5Gb/s的两个二进制相位编码的微波信号。最后对该系统的脉冲压缩能力进行了评估,测量结果与理论分析相符。

基于HNLF的RZ到NRZ的全光码型转换

数值仿真分析了利用高非线性光纤(HNLF)的交叉相位调制(XPM)效应实现归零(RZ)码到非归零(NRZ)码的转换,并讨论了RZ信号占空比、光纤色散对转换后NRZ信号Q因子的影响。数值结果表明:转换后NRZ码的Q值受输入RZ信号占空比的影响;而且RZ信号与连续的探测光之间的色散差也严重影响转换后NRZ信号的Q因子值。

基于双平行MZM和HNLF四波混频效应的24倍频光生毫米波技术

提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)和高非线性光纤(HNLF)四波混频(FWM)效应的24倍频光生毫米波方案。首先通过控制DPMZM的直流偏压、驱动信号相位差和调制指数,完全抑制光载波和±2阶边带,获得±4阶光边带;再将其放大后输入到HNLF,通过FWM效应生成±12阶光边带,最后由光电控制器(PD)拍频得到24倍频的毫米波输出。通过仿真,验证了方案的可行性。本文方案具有倍频次数高、频谱纯度好等优点。

光通信网物理层全光异或加解密技术研究

针对目前光通信保密系统中基于电信号处理的流密码加解密技术的局限性,提出基于全光信号处理的加解密技术;对几种典型的全光异或加密方案进行了研究,介绍了各自的工作原理、特点及研究进展;利用OptiSystem软件搭建了基于SOA-MZI(半导体光放大器-马赫-曾德干涉仪)异或门的全光加解密系统仿真模型,并基于HNLF(高非线性光纤)的自相位调制效应设计了一个优化结构对系统进行优化。研究表明:全光加解密技术具有优良的特性,能使整个光通信保密系统运算速率更高,传输更安全。

高非线性光纤及超宽带波长转换器的研究

文章主要利用HNLF(高非线性光纤)实现超宽带波长转换。从HNLF出发,简单介绍了光纤的基本原理和参数,利用光纤的耦合振动方程,推导了FWM(四波混频)效应进行波长变换的理论依据,并分析了影响波长转换效率的因素。针对这些因素,利用Optisystem仿真软件在常规非线性光纤中进行仿真验证。通过调整相关参数,在自定义参数HNLF中实现了较大带宽和较高效率的波长转换。

40Gbit/s全光异或门性能仿真

为了提高基于SOA-MZI结构的全光异或门的输出消光比,优化系统性能,将SOA和HNLF相结合,在光通信系统设计软件OptiSystem7.0仿真平台上搭建了基于SOA-MZI的全光异或仿真实验模型,对两路40 Gbit/s的RZ码数据信号进行了全光异或仿真实验。利用HNLF的非线性效应设计了一种优化结构对基于SOA-MZI的全光异或输出信号进行优化,并对优化前后的信号时域波形图和系统眼图进行了比较分析,通过多次反复实验得到一组最佳的系统参数,使得基于SOA-MZI的全光异或门的输出消光比从10 dB提高到约28 dB。实验结果表明:常规的基于SOA-MZI的全光异或门由于相消干涉不彻底造成输出消光比较低,而经过优化,很好地解决了这种问题,提高了异或输出消光比,优化了系统性能。

周期色散补偿光纤参量放大器平坦性的研究

针对单泵浦光纤参量放大器(FOPA)增益平坦性较差的情况,研究了双泵浦FOPA的准相位匹配问题。将高非线性光纤(HNLF)均匀地分成多段,在其中分别插入色散补偿光纤(DCF),对下一段高非线性光纤中的色散进行补偿,从而实现了准相位匹配,在较宽频带内得到了较平坦的增益。研究结果表明:通过周期插入色散补偿光纤,增益起伏得到了明显的改善;光纤参量放大器的增益与泵浦光功率有关,当增加泵浦光功率时,增益变大,但平坦性较差。插入色散补偿光纤的段数增加时,能解决增益起伏的问题。

太比特可重构全光交换网络设计

通过使用硅基液晶技术,在高非线性光纤中采用双向简并四波混频,提出了一种可重新配置的太比特网络可重构全光交换模块,实现了对23个100Gb/s差分正交相移键控信道2.3Tb/s的高速率可重构全光交换。当比特误码率为10-9,全光上/下路和光功率均衡的功率代价小于1.5dB,可切换的双通道和同步7通道数据交换功率代价小于5dB。

不同光纤组合中产生的超连续谱研究(本期优秀论文)

采用自制σ形腔自起振被动锁模掺铒光纤激光器泵浦不同的光纤组合产生超连续谱,对不同长度的色散位移光纤(DSF)、高非线性光纤(HNLF)和120m HNLF+102m DSF中产生的超连续谱进行比较和分析。结果表明DSF与HNLF的组合使用要比单独使用DSF获得的SC谱谱宽更宽,平坦性更好;DSF与HNLF的连接顺序不同,所产生的SC谱也不同;先接入HNLF后接入DSF更容易获得平坦的超连续谱,短波长一侧的功率显著增高。

四波混频和级联四波混频效应产生的连续光频率梳（英文）

针对产生光频率梳需要锁模激光种子源的难题,创新性提出了用连续光源产生光频率梳,应用色散平坦高非线性光纤解决了宽光谱范围四波混频和级联四波混频效应的相位失配问题。通过实验展示了近40 nm带宽的光频率梳的形成,光频率梳由低功耗,低成本,连续波种子(法布里-珀罗激光器)生成,无需脉冲激光源。连续光频率梳是由在420 m零色散色散平坦高非线性光纤中的四波混频和级联四波混频效应产生的,频谱带宽扩展了近10倍,频率梳的线宽为4.3 MHz。

基于高非线性光纤的40Gbit/s全光与门

利用高非线性光纤的四波混频效应,提出了实现高速全光与门的新方案。根据光脉冲在非线性光纤中的传输基本方程与四波混频原理,推导并建立了全光与门理论模型。通过数值模拟,实现了40Gbit/s的全光与门,并研究了由群速度失配引起的走离效应对与门输出的影响。

一种基于混合光加密的物理层安全方法

针对目前光网络物理层面临的窃听安全问题,文章提出了一种基于高非线性光纤(HNLF)和超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)新的混合光加密方案。方案中采用简并四波混频(FWM)效应对用户信息进行加解密,并采用光编码技术对密钥信息进行编解码,编码的同时实现了密钥信号的隐匿传输。通过对比信道中传输的加密信号波形和原始发送信号波形衡量系统的安全性,并通过系统接收端误码率来衡量系统的有效性。仿真结果表明,使用了文章所提新的混合光加密方案后,用户数据信息的频率和相位发生扰乱,编码后的密钥信号光功率低至-34.4 dBm,因此窃听信道既无法得到有效数据信息,也检测不到密钥信号,从而实现了正交相移键控(QPSK)信号的安全传输。

光子防火墙中42 Gbit/s BPSK信号4位全光模式匹配系统及实验验证

在光子防火墙中,为了实现能够有效处理高速光信号的全光模式匹配技术,针对BPSK信号提出了一种信号速率高达42 Gbit/s的全光模式匹配系统,并采用商用器件进行了实验验证。首先,通过给BPSK输入序列分别添加同相和反相的相干载波将BPSK信号转换为2个互为反向的强度调制(IM)信号;然后,通过延时线和由高非线性光纤(HNLF)实现的光学AND门进行相关操作;最后,输出表征全光模式匹配结果的高电平脉冲。仿真和实验结果表明,所提系统可以在8位的42 Gbit/s BPSK输入序列中识别出4位目标序列,验证了BPSK信号的全光模式匹配的可行性,适用于高速光子防火墙。

基于光相位信号延时自相干的相位信息高速实时取样系统

提出了一种基于光相位信号自相干的高速光相位实时取样方案。利用时延为10ps的延时干涉仪(DI),将待测光信号的相位信息转换为强度信息;再在高非线性光纤(HNLF)中,利用四波混频(FWM)效应对强度信号进行取样。在接收端,利用不同中心波长的光滤波器(OBPF)即可滤出不同时间点的取样信号,从而在光域同时完成高速光相位信息的实时取样和取样信号的串-并转换。本文方案具有成本低、对测信号码率和波长不敏感的优点。实验中,对9GHz正弦调制以及10Gb/s非归零码调制的光相位信号实现了100G/s的高速实时取样系统,并转换为10路10G/s取样信号输出,最终恢复取样光信号的相位波形。

基于超连续谱的光阈值器的实验研究

光阈值器件能够抑制光码分多址(OCDMA)系统中多址干扰(MAI)噪声,增加用户数量。基于超连续谱(SC)的光阈值器件,对偏振态不敏感,而且结构简单,易于实现。为克服放大器放大倍数和高非线性光纤(HNLF)长度对SC阈值实验研究的限制,本文提出通过改变输入脉冲占空比来改变峰值功率的方法。在通信波长为1 550nm的OCDMA系统中,基于SC的阈值时,最佳阈值脉冲峰值功率为6.195W,所需带通滤波器中心波长为1 558nm,带宽为5nm。

基于非线性极化旋转的光阈值性能的改进实验方案

基于非线性极化旋转(NPR)的阈值方案具有阈值功率点低、对色散不敏感等特点,但由于本身结构原因,其输出功率与输入功率成正弦关系,导致阈值性能不稳定。为了改善基于NPR阈值方案的性能,本文提出并实验研究了在输出端加可调带通滤波器(TBPF)的改进方案。改进后的阈值方案稳定了阈值输出功率,提高了阈值性能。同时,改进方案中采用的TBPF能够实现阈值功率传输曲线的调节,可适应不同系统的需求,改变了以往阈值器件因物理结构一旦确定而阈值性能不改变的缺陷。

基于高非线性光纤中SBS效应的慢光系统

实验研究了高非线性光纤(HNLF)中受激布里渊散射(SBS)的阈值、增益谱、放大特性及其慢光特性,并与普通单模光纤(SMF)进行了对比分析。测量实验表明,HNLF在线宽100MHz的泵浦激光作用下,SBS的阈值为60mW,增益带宽为150MHz,获得的最大慢光延迟量将近15ns,延迟谱与增益谱较好对应。对基于SBS的未来全光通信系统中的高性能光延迟线或全光缓存器具有重要的参考价值。

40GHz皮秒光脉冲序列光谱展宽的实验研究

实验采用具有较大正常色散值的高非线性光纤(HNLF),应用脉冲啁啾补偿压缩技术的改进方案实现了40GHz、1.2ps光脉冲序列光谱的更大展宽。在该方案中,脉冲首先通过一定长度的HNLF,成为光谱展宽的线性正啁啾脉冲;然后经过相应长度的普通单模光纤(SMF)进行啁啾补偿压缩以重新提高峰值功率;最后进入第2段HNLF实现脉冲光谱的进一步展宽。实验结果表明,在使用相同长度HNLF(150m)和相同抽运脉冲输入条件下,改进方案10dB带宽增加了3.28nm,并且相干特性保持良好。实验表明,对于40GHz皮秒光脉冲序列,在其峰值功率受自身高重复频率限制不能被光功率放大器充分放大的情况下,该方案是实现脉冲光谱在此类HNLF中展宽的有效途径。

基于高非线性光纤中四波混频效应的全光取样系统

为了克服高比特率光信号实时取样时所面临的高速模数转换(ADC)限制,构建了一套基于高非线性光纤(HNLF)中四波混频效应的全光等效取样系统。全光取样系统主要包括取样脉冲信号产生、全光取样门和信号处理3部分,其中全光取样门为本系统的核心部分。取样脉冲和信号共同注入到HNLF中,基于四波混频效应实现全光取样。实验中,分别以10Gb/s、40Gb/s非归零OOK信号进行了取样实验验证。实验结果表明该取样系统可以实现高速光信号的取样过程。本文取样系统结构简单,且不受光信号速率的限制,可应用于更高速率的信号测量。

基于光参量放大的高速实时光取样技术

提出了一种基于光参量放大的高速实时光取样方案.利用色散介质对光纤锁模激光器产生的窄脉冲源进行色散展宽,从而产生线性啁啾光信号.将该信号和被取样信号同时送入高非线性光纤,利用高非线性光纤中的参量放大效应,将被取样信号的强度信息调制到线性啁啾光信号上.在接收端利用不同中心波长的滤波器即可滤出不同时间点的取样信号,从而在光域同时完成了高速实时光取样和取样信号的串—并转换.是实现高速实时取样技术的一种极具竞争力的实现方案.实验中,实现了对10Gb/s非归零码OOK信号的40GS/s的高速实时取样系统,并转换为4路10GS/s取样信号输出.在接收端成功根据4路取样信号恢复出被取样信号波形,验证了该实时光取样方案的可行性.