基于异步延迟采样的光通信性能监测方法

基于异步延迟采样和人工神经网络统计学习提出了一种光通信性能监测方法。通过对高速光信号进行异步延迟采样,获得信号二维幅度直方图,然后提取其中特征参数并对人工神经网络进行训练,最后以人工神经网络的预测输出实现对光信号损伤的监测。构建10 Gb/s非归零码开关键控,40 Gb/s光学双二进制码和归零码差分移相键控光通信仿真系统,并对光信噪比、色散和偏振模色散损伤进行监测。仿真结果表明,所提方法对被监测光信号的速率、码型调制格式透明,可同时准确监测多种并存的传输损伤,损伤参数监测误差小于5%。该方法具有电域处理带宽要求低、采样机制简单的特点,适用于分布式在线光性能监测。     

基于啁啾周期极化铌酸锂波段可选择光采样研究

对利用啁啾周期极化铌酸锂(CPPLN)波导的和频效应(SFG),实现能覆盖整个C波段和L波段的光采样技术进行了研究。从耦合模方程开始,对转换效率和带宽进行了数值计算和仿真。对传输速率为10 Gb/s的光信号NRZ序列采样,通过软件同步算法恢复采样结果,得到了清晰的眼图和高质量的Q因子。从仿真结果可以看出应用CPPLN波导比周期极化铌酸锂(PPLN)波导具有更宽的带宽,在调谐的抽运光下,可以对C波段和L波段范围内的任何波段进行选择采样,且波段的宽窄可以根据需要,通过调节波导长度和波导啁啾系数进行任意调节。与PPLN波导中的SFG相比,啁啾周期极化铌酸锂(CPPLN)波导的SFG具有更宽的采样带宽、更灵活的波段选择性。     

基于周期极化反转铌酸锂光波导高速非归零码到归零码的转换

研究了基于周期极化反转铌酸锂光波导级联二阶非线性效应实现非归零码到归零码高速全光码型转换的新方案,使用的是马赫-曾德尔干涉仪结构.转换原理是非归零码信号光在级联倍频和差频过程中受到的放大作用引起马赫-曾德尔干涉仪的不平衡,进而通过干涉相消产生归零码信号光输出.首先从耦合波方程出发,数值模拟了非归零码到归零码码型转换过程.然后分析了波导长度、光功率、相对时延对消光比的影响并对码型转换进行了优化设计.最后分析了转换带宽,模拟计算表明信号光在90nm的3dB带宽内可调谐,进而可以实现多信道的同时转换. 关键词： 码型转换 级联倍频和差频 周期极化反转铌酸锂 马赫-曾德尔干涉仪     

基于周期极化反转铌酸锂光波导高速非归零码到归零码的转换

研究了基于周期极化反转铌酸锂光波导级联二阶非线性效应实现非归零码到归零码高速全光码型转换的新方案，使用的是马赫-曾德尔干涉仪结构.转换原理是非归零码信号光在级联倍频和差频过程中受到的放大作用引起马赫-曾德尔干涉仪的不平衡，进而通过干涉相消产生归零码信号光输出.首先从耦合波方程出发，数值模拟了非归零码到归零码码型转换过程.然后分析了波导长度、光功率、相对时延对消光比的影响并对码型转换进行了优化设计.最后分析了转换带宽，模拟计算表明信号光在90nm的3dB带宽内可调谐，进而可以实现多信道的同时转换.     

基于半导体光放大器四波混频效应的多种调制格式的波长转换实验

实验报道了利用半导体光放大器(SOA)的四波混频(FWM)效应实现多种码型的波长转换.其中对于非归零(NRZ)信号实现了从单信道到三信道的多波长转换.调制速率从10 Gb/s到40 Gb/s均实现多波长转换.对于归零(RZ)信号分别实现了20 Gb/s和40 Gb/s的RZ格式的波长转换和40 Gb/s的载波抑制归零(CSRZ)格式的波长转换,利用光纤布拉格光栅(FBG)作为带陷滤波器消除共轭光和抽运光之间的串扰.对于非归零差分相移键控(NRZ_DPSK)信号分别实现了20 Gb/s和40 Gb/s的波长转换,利用实验室自制的光纤延时干涉仪进行NRZ-DPSK信号的解调.基于FWM效应的转换光的输出消光比大于7 dB,转换后消光比退化约为3 dB.     

基于半导体光放大器和整形滤波器的40 Gb/s的归零正码波长变换研究

理论上分析了通过整形滤波器方法实现正码波长变换的原理,并讨论了滤波器带宽及偏移方向对正码脉冲效果的影响,解释了目前实验报道中多采用蓝移滤波方案的技术根由。在实验上利用半导体光放大器(SOA)和通带滤波器完成了40Gb/s的归零码波长变换实验,验证了理论分析的结构,证明了整形滤波器加半导体光放大器的方案可以实现正码的波长变换。这对于简化网络的设计,提高信号传输质量都有重要的意义。     

基于光电反馈环单元时钟提取与解复用的160Gb/s OTDM信号100km传输

提出了一种能够同时对高速光时分复用技术信号解复用与时钟提取的光电反馈环单元.在接收端,采用光电反馈环单元,信号单次通过即可同时完成160Gb/s到10Gb/s的解复用与时钟提取:两级电吸收调制器级联工作方式缩减了采样窗口宽度,满足了解复用小于6.25ps超窄采样窗口的要求;而闭合环路的锁相同步工作方式,使所提取的时钟信号抖动(JitterRMS)由2.4ps降至450fs.基于该结构,实验上成功实现了无误码的100km160Gb/s光时分复用技术传输及传输后无误码地解复用与时钟提取,功率代价小于3dB.     

利用光参变放大同时实现双波长全光判决的实验研究

为了能够对多路光信号同时实现整形再生,提出了一种在高非线性光纤(HNLF)中利用单抽运光参变放大(OPA)同时实现双波长全光判决的实验方案。该方案基于一段500m长的HNLF,输入信号为两路不同波长的10Gb/s伪随机归零(RZ)码信号,抽运光为10GHz的时钟脉冲。信号光与抽运光在HNLF中发生参变过程,通过两个光带通滤波器,分别滤出两路闲频光波长信号,可以在同一段HNLF中同时实现双波长全光判决。实验中,对两路10Gb/s伪随机归零码信号进行了恶化,以仿真长距离传输损耗及失真,恶化后信号的消光比(ER)分别为9.17dB和8.27dB,判决后的信号ER分别提高到12.8dB和12.66dB。通过实验论证了一种双波长全光判决的实现方案。     

线性光采样模拟前端研制与128Gb/s信号测试

面对100 Gb/s光纤传输系统性能监测需求,自主研制完成高速线性光采样模拟前端。其内部由1个被动锁模光纤激光器产生脉宽为2 ps、重复频率为96.25 MHz的采样光脉冲,待测偏振复用四相移键控(PDM-QPSK)信号和采样光脉冲进入光混频器后完成偏振相位分集探测,利用模拟带宽为400 MHz的平衡探测器完成光电转换后,将4路模拟信号传入主机进行数字化处理,获得高速光信号时域分析结果。通过优化设计,实现被动锁模光纤激光器的脉冲功率、中心波长、重复频率稳定输出。利用商用128 Gb/s PDM-QPSK信号对工程样机和安捷伦调制信号分析仪N4391A展开对比测试,测试结果表明工程样机可获得相同的时域参数分析结果。     

100Gb/s归零码信号的2R再生

本文提出了基于半导体光放大器(SOA)中的瞬态交叉相位调制(T-XPM)效应与交叉增益压缩(XGC)效应的全光2R再生方法, 同时研究了SOA中的T-XPM效应获得反逻辑码信号以及XGC 效应光开关门的特性, 实现了100 Gb/s归零码(RZ)信号的2R再生, 接收机灵敏度提高了1.7-2 dB; 对该方案中的反逻辑码对于再生效果的影响进行了量化研究, 并在C波段范围内研究了该再生方案的再生效果, 实现了覆盖1535-1555 nm的全光2R再生.     

High speed optical sampling covering C band and L band using CPPLN waveguide

Two means of high speed optical sampling covering C band and L band based on sum frequency generation (SFG) in chirped periodically poled LiNbO₃(CPPLN) waveguide are studied in this paper. For the first method, arbitrary waveband inside C and L band can be sampled by tuning pump wavelength and the bandwidth is controllable by choosing suitable waveguide length and chirped coefficient of CPPLN waveguide. For another, the broad bandwidth covering C band and L band can be obtained with a fixed pump. The numerical simulations based on coupled-wave equations are carried out. The NRZ sequences of 10 Gb/s and 640 Gb/s transmission rate are sampled in simulation. Distinct eye diagrams and quality factors (Q) are obtained by software-synchronized algorithm. The results show that the two means of the optical sampling both can cover C band and L band. SFG in CPPLN waveguide used for optical sampling system has a broad bandwidth and more flexible selectivity.     

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10 Gb/s非归零码OOK信号的40 GS/s的高速实时取样系统,并转换为4路10 GS/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. 关键词： 光信号处理 光取样 参量放大 高非线性光纤     

面向全光物理随机数发生器的混沌实时光采样研究

基于混沌激光实现全光物理随机数发生器的物理基础是完成对混沌光信号的高速实时全光采样. 本文利用偏振无关的SOA构建出TOAD全光采样门, 以光反馈半导体激光器产生混沌激光, 对混沌激光的全光采样可行性进行了原理性实验论证, 实现了对光反馈半导体激光器产生的6.4 GHz带宽的混沌激光5 GSa/s的实时、高保真全光采样. 进一步研究显示, 光采样周期与外腔反馈时间成比例与否对混沌信号弱周期性的抑制水平影响显著. 当两者不成比例时, 可有效消除原始混沌信号的弱周期性, 有利于高质量物理随机数的产生.     

Optical sampling techniques

The optical sampling technique is a novel method to perform time-resolved measurements of optical data signals at high bit rates with a bandwidth that cannot be reached by conventional photodetectors and oscilloscopes. The chapter reviews the techniques that are used in optical sampling systems to perform the ultrafast sampling of the signal under investigation. In addition to the various nonlinear materials and effects used for the optical sampling gates and pulse sources, the realized optical sampling systems also differ in the way, in which the system is synchronized to the data signal. Systems have been reported using synchronous, random and software synchronized configurations. Applications of optical sampling systems include high bit rate waveform and eye diagram measurements, measurements of constellation diagrams of phase modulated data signals, time-resolved measurements of the state-of-polarization as well as investigations of fiber transmission impairments.     

研制超宽带全光取样示波器设备

全光取样示波器是研究与开发超高速光通信系统和光子交换网络的关键性测试仪器设备. 本文简介了我们自行设计和研制出的超宽带全光取样示波器设备的实验样机系统, 并报道了我们已取得的初步实验结果. 采用自主研发的高稳定性被动锁模飞秒光纤激光器作为该光学示波器的光脉冲取样源, 我们通过利用高度非线性光纤中的四波混频效应, 成功地实现了对脉宽为1.8ps、重复频率分别为10GHz和40GHz的光脉冲信号的全光取样. 然后通过数字信号处理和计算机图形处理, 得到了再现后的超短光脉冲信号波形, 并测出了其脉冲宽度值为2.3ps. 借助于该光学取样示波器实验样机, 我们还成功地完成了对脉宽为1.8ps、经过伪随机数据序列调制后的10Gbit/s和40Gbit/s光数据信号眼图的精确测量. 这是我国首次报道有关超宽带全光取样示波器设备的实际研制工作及其相应的实验测试结果. 所得到的有关超短光脉冲信号波形的测试结果也与用70GHz宽带电子示波器和超快光电探测器组成的常规光电测量系统所获得的结果进行了比较, 清楚地表明了我们研制出的全光取样示波器实验样机比后者具有更高的时间分辨率和更大的测量带宽.     

Experiments on 40 Gb/s Transmission with Wavelength Conversion: Results from the IST ATLAS Project

In this article we report the main experimental results obtained in the framework of the IST ATLAS project regarding the transmission at 40 Gb/s over long terrestrial links, including the frequency conversion of a signal. We report the single-channel 40 Gb/s transmission over a link 500 km long with an amplifier spacing of 100 km, both with G.652 fibers and G.653 fibers by periodically compensating the chromatic dispersion with dispersion-compensating fibers. We report the single-channel transmission at 40 Gb/s, also, after the wavelength conversion of a channel with both PPLN and semiconductor optical amplifier devices. In particular, 500 km distances are obtained with PPLN wavelength conversion and 300 km distances with semiconductor optical amplifiers. Some results have been reported for electronic devices operating at 40 Gb/s.     

Experiments on 40 Gb/s Transmission with Wavelength Conversion: Results from the IST ATLAS Project

In this article we report the main experimental results obtained in the framework of the IST ATLAS project regarding the transmission at 40 Gb/s over long terrestrial links, including the frequency conversion of a signal. We report the single-channel 40 Gb/s transmission over a link 500 km long with an amplifier spacing of 100 km, both with G.652 fibers and G.653 fibers by periodically compensating the chromatic dispersion with dispersion-compensating fibers. We report the single-channel transmission at 40 Gb/s, also, after the wavelength conversion of a channel with both PPLN and semiconductor optical amplifier devices. In particular, 500 km distances are obtained with PPLN wavelength conversion and 300 km distances with semiconductor optical amplifiers. Some results have been reported for electronic devices operating at 40 Gb/s.     

光双二进制传输系统的性能研究

光双二进制信号的谱宽是传统二进制信号的一半,采用双二进制传输比二进制传输色散限制的中继距离可增加一倍.本文对采用传统光接收机的光双二进制传输系统用MATLAB进行了通信仿真.结果表明:在完全消光条件下,10 Gb/s双二进制信号在常规单模光纤上传输可达160 km,40 Gb/s双二进制信号在非零色散光纤上为30 km,均比二进制增加了一倍;详细考察了消光比对传输的影响,只有消光比大于25 dB时,双二进制相对于二进制传输的优越性才呈现出来.