色散管理传输系统中克尔效应对偏振模色散的补偿研究

光纤的随机双折射效应可导致脉冲无规展宽即偏振模色散(PMD)。在零路径色散管理孤子传输系统中,二阶色散和三阶色散效应均被完全补偿,克尔效应成为一种有害因素会使脉冲变窄,但是当光纤的随机双折射被考虑时,克尔效应正好与PMD相互抵消,使光脉冲准稳定传输。不同的光纤偏振模色散参数分别对应不同的最佳系统功率。此外,如果考虑不同偏振方向的损耗差异,则即使在最佳匹配条件下,微小的偏振损耗差异也可产生很大的脉宽波动。因此,偏振相关损耗是影响脉冲传输质量的相当重要的因素,不论在理论计算还是在工程设计中都应当认真考虑。

利用偏振态法测量光纤偏振效应

在庞加莱球的基础上,对原来偏振模色散的测量方法进行了理论分析,研究表明,一阶偏振模色散测量的误差影响二阶偏振模色散的测量.通过推导,提出了利用偏振态测量二阶偏振模色散的方法.此外,基于具有偏振相关损失和双折射的密勒矩阵洛伦兹变化特性,推导出利用偏振态测量偏振相关损失的简化方法,证实了测量偏振相关损失取决于密勒矩阵的第一列元素,该方法对于偏振相关损失的测量只需要2个输入偏振态,因此具有测量速度快和测量误差小的优点.实验的测量结果证实了利用偏振态测量2种光纤偏振效应的可靠性.

偏振相关损失对时域条件下偏振模色散的影响

针对偏振模色散的定义,提出了一种数学描述方法,采用脉冲的平均位置来表征脉冲的中心,脉冲中心的最大时延与最小时延的差值就是偏振模色散的大小.采用该方法的模拟计算表明:啁啾高斯脉冲的传输延迟不仅与偏振相关损失相关,还与脉冲本身的啁啾相联系,在一定的程度上,有效的偏振模色散可以通过偏振相关损失和啁啾来加以控制.模拟结果对于偏振模色散补偿具有一定的指导作用.

单模光纤中椭圆双折射下偏振模色散特性研究

为了分析椭圆双折射对偏振模色散的影响,将模型中的偏振模色散(PMD)矢量及极化相关损耗(PDL)矢量设定为椭圆偏振矢量,应用保偏光纤(PMF)级联模型和蒙特卡罗仿真方法,研究在PDL影响下的PMD统计特性。研究表明,PMD和PDL矢量的椭圆偏振程度对PMD的统计分布和均值大小均会有影响;在椭圆偏振和PDL的联合影响下,PMD的统计分布为Maxwell和Gaussian分布的合分布。研究结果对偏振模色散的测试、补偿和系统设计均具有参考价值。

偏振模色散模拟器的统计特性与偏振相关损耗的关系研究

分析研究了偏振模色散模拟器的统计特性与偏振相关损耗的关系.结果表明,当模拟器的偏振相关损耗比较小时,偏振模色散模拟器的群时延差的统计分布几乎不偏离迈克斯韦分布,但是两个主偏振态已不再垂直;随着偏振相关损耗的增大,两个主偏振态夹角的分布范围也越来越大.偏振相关损耗对模拟器两个主偏振态夹角分布的影响比对其群时延差的统计分布的影响来得严重.

存在偏振相关损失条件下偏振模色散的特点(英文)

偏振模色散和偏振相关损失的联合作用,会产生不规则的色散现象,这一点不能直接通过琼斯距阵本征分析法的运用进行描述。由此引出了对偏振模色散和偏振相关损失共存条件下的研究。通过对琼斯本征分析法进行修正,来分析存在偏振相关损失条件下偏振模色散的特征距阵,理论分析表明,由于偏振相关损失的影响,即使在忽略差分损耗频率相关性的条件下,偏振模色散的特征距阵也会产生根本性的变化。

偏振效应损伤的光通信系统失效概率估算(英文)

采用多重重要抽样方法,研究了受偏振模式色散和偏振相关损耗损伤的10Gbit/s光通信系统的功率代价和失效概率.仿真结果表明,光滤波器对功率代价有重要影响.采用法布里-珀罗滤波器的系统比采用四阶高斯型滤波器的系统有更好的性能表现;发现功率代价通常随着啁啾因子的增大而增大,但当啁啾因子为0.5左右时,系统性能达到最好.仿真结果也表明,即使偏振模式色散和偏振相关损耗同时存在,DPSK系统比OOK系统有更强的PMD和PDL耐受性.

SOI光波导高速电光调制器的研究进展

介绍了不同截面大小的SOI(silicon-on-insulator)波导单模条件,详细描述了几种降低传输损耗,消除偏振相关,提高耦合效率的技术手段.分析比较了一种带有MOS(metal-oxide-semiconductor)电容结构和一种具有微环结构的高速电光调制器,其调制频率分别达到10和1·5GHz.

基于NPR效应的多波长SOA光纤激光器

为了实现稳定的多波长输出,设计了一种基于半导体光放大器(SOA)的非线性偏振旋转(NPR)效应的多波长光纤激光器。该激光器利用SOA的NPR效应,将SOA与其它偏振器件组合引起强度相关损耗(IDL),抑制SOA均匀加宽线宽内的模式竞争,在室温下实现了波长间隔为0.63 nm的35个稳定的多波长输出。此外,通过偏振调节实现了12 nm的波长调谐。最后,实验验证了增加保偏光纤(PMF)长度能够实现更小波长间隔的稳定多波长输出。

光栅参数对折射率剖面非均匀取样光纤光栅的影响

利用传输矩阵法,数值分析了光栅参数对折射率剖面非均匀的均匀光纤光栅及取样光纤光栅的透射谱、偏振关系损耗和偏振模色散的影响。计算结果表明,均匀光纤光栅的光栅条纹可见度及光栅周期对其偏振关系损耗和偏振模色散影响很大;改变取样光纤光栅的取样周期及光栅段长度,透射谐振峰的幅度、偏振关系损耗和偏振模色散的最大值均随取样光纤光栅长度的增加而递增。与靠近中心波长的谐振峰相比,折射率剖面非均匀导致的双折射对取样光纤光栅远离中心波长的谐振峰的影响较小。

外界条件对FBG反射偏振相关损耗特性的影响

利用光纤光栅反射偏振相关损耗对外力场信息的变化进行监测,提高了测量性能,并研究了光纤布拉格光栅(FBG)反射偏振相关损耗(RPDL)随外界条件的变化。运用耦合模理论得出外界条件变化量与反射偏振相关损耗间的关系式,并模拟了温度、应力、压力的改变对反射偏振相关损耗谱线的影响。仿真结果表明:光纤光栅反射光的偏振相关损耗对外界温度、应力的变化不敏感,但却明显地依赖外界压力的变化。

相干光OFDM系统中的偏振相关损耗效应

相干光正交频分复用系统(coherent optical OFDM system,CO-OFDM)是目前高速光传输领域的研究热点,但系统受偏振模色散(polarization mode dispersion,PMD)和偏振相关损耗(polarization dependent loss,PDL)影响严重.为此,通过数学分析和数值仿真,研究了CO-OFDM系统中PDL与一阶PMD相互作用的数学模型,对信号均衡等关键实现进行讨论,并加以验证.结果表明:偏振效应对光OFDM信号幅度及相位产生噪声干扰,通过发送导频序列可有效实现信号均衡,当传输距离为720km,相对损耗因子α=0.5时,较不考虑PDL影响(α=1)系统的Q值约降低0.8dB.由于输出偏振态随频率产生旋转,PMD效应在一定程度上可缓解PDL所致系统损伤.

直接检测光OFDM系统中的偏振相关损耗研究

对于高速光传输,直接检测的光正交频分复用系统(direct detection optical orthogonal frequency division multiplexing,DDO-OFDM)中的偏振相关损耗(polarization dependent loss,PDL)与偏振模色散相互作用,对系统传输带来较大影响。对DDO-OFDM系统中PDL与一阶PMD作用机理和数学模型进行了分析,并通过数字仿真加以验证。结果表明:在PDL与PMD联合作用下,对OFDM信号幅度及相位均产生影响,通过发送导频序列可有效实现信号均衡;由于输出偏振态随频率产生旋转,PMD效应一定程度上缓解PDL所致系统损伤,差分群时延为50ps条件下,以10Gb/s的速率在单模光纤传输480km,DDO-OFDM系统Q值提高约0.8dB。

光栅致双折射引起偏振相关损耗的理论分析

应用耦合模理论,给出均匀布拉格光纤光栅在考虑光栅致双折射时的透射与反射系数的解析式,按照测量偏振相关损耗(PDL)的确定性与非确定性两种方法,推导出了均匀布拉格光纤光栅中偏振相关损耗的解析公式。理论分析表明,该公式能够准确分析弱双折射光纤或者各向同性光纤上写入的均匀布拉格光纤光栅的偏振相关损耗特性,同时数值模拟高双折射光纤上写入的均匀布拉格光纤光栅偏振相关损耗特性,得到的结果也与已有实验曲线相近。

相干光正交频分复用系统偏振效应研究

相干光正交频分复用系统(CO-OFDM)是未来高速光传输的重要解决方案,而偏振模色散(PMD)与偏振相关损耗(PDL)相互作用严重影响传输性能。分析了CO-OFDM系统中的偏振效应和数学模型,并通过仿真加以验证。结果表明,一阶PMD效应对正交频分复用(OFDM)信号子载波幅度附加余弦因子;二阶PMD效应中,去偏振项(DR)占主要因素,且一定程度上可缓解色度色散带来的相位噪声;另外,由于PMD带来OFDM子载波偏振度随频率变化加强,也对PDL带来的系统损伤有一定抑制作用,在不考虑色度色散,相对损耗因子α=0.5,单模光纤传输距离为720km条件下,系统Q值约有2dB提高。

新型宽带单偏振单模光子晶体光纤的设计

基于折射率匹配耦合原理,提出并设计了一种新型宽带单偏振单模光子晶体光纤,阐述了工作原理并利用全矢量有限元法对其进行了数值模拟。当中间纤芯和边芯之间空气孔1和2的直径为2.4μm时,波长在1.26～1.7μm的范围内,偏振相关损耗大于4.08 dB/m,单偏振单模的带宽高达440 nm;当空气孔1和2的直径为2.6μm时,在波长1.31μm处,x偏振模的限制损耗为26.93 dB/m,而y偏振模的限制损耗仅为0.01 dB/m,在波长1.55μm处,x偏振模的限制损耗为38.66 dB/m,y偏振模的限制损耗仅为0.05 dB/m。这种光子晶体光纤具有高带宽特性,并且在1.31μm和1.55μm两个通信窗口存在高相关偏振损耗。

偏振相关损耗对偏振模色散补偿系统性能的影响

数值分析了40 Gb/s占空比50%的归零码(RZ)、占空比33%的RZ和载波抑制归零码(CSRZ)3种不同码型系统中偏振相关损耗(PDL)对偏振模色散(PMD)补偿的性能,并和不考虑PDL的情况作了比较。结果表明,由于PDL的存在,导致补偿系统的补偿性能恶化严重,使得损耗概率增加,眼图张开度减小;3种码型中,CSRZ码型系统的缓解性能比其他两种码型要好。

非对称双芯光子晶体光纤宽带模式转换器研究

提出了一种基于非对称双芯光子晶体光纤的新型宽带模式转换器。对光纤参数与模式有效折射率之间的分析,通过调整纤芯内层空气孔的直径及掺杂介质棒的折射率,使两个纤芯中需要转换的模式之间实现了宽带的相位匹配。数值模拟结果表明,一种长仅为5.9mm的双芯光纤,在保证传输损耗小于0.5dB的前提下,其工作带宽达160nm且偏振相关损耗小于0.28dB。

横向压力对弱双折射光纤光栅偏振相关损耗特性的影响

根据耦合模理论,深入研究了横向压力作用下光纤布拉格光栅(FBG)的反射偏振相关损耗(RPDL)特性,对不同横向压力下的RPDL分别进行了数值模拟。模拟结果表明,RPDL对横向压力的响应非常敏感,压力变化时其峰值高度和主峰位置均发生较大的变化。对此进行大量的实验验证,实验结果与理论分析相符;并且实验结果显示RPDL峰高变化和峰位变化曲线在一定范围内均呈很好的线性关系。从而可以利用RPDL特性实现对外力场信息变化的灵敏监测。

均匀光纤布拉格光栅的反射偏振相关损耗特性

研究了单模光纤布拉格光栅的偏振相关损耗(PDL)特性。运用耦合模理论和琼斯(Jones)矩阵提出了反射光的有效偏振相关损耗(PDLeff),并模拟了其随光栅参数和双折射量的变化性质。光栅反射光的偏振相关损耗在反射谱的带边处明显地表现出来,特别是带边比较陡峭时。结果表明,光栅的有效偏振相关损耗明显地依赖于光栅的结构参数和双折射量。光栅的有效偏振相关损耗随光栅长度和调制深度的增加急剧增大。对于给定光栅长度和调制深度的光栅,光栅双折射量小于2×10-5时,光栅的有效偏振相关损耗随双折射的增大迅速增大;光栅双折射量大于2.5×10-4时,光栅的有效偏振相关损耗的两个主峰的宽度变大并在其上有子峰,随双折射的继续增大,两主峰间距增大而子峰变小。实验结果与理论模拟基本吻合。