马赫-曾德尔调制器任意偏置点稳定控制技术

为实现马赫-曾德尔调制器(MZM)任意偏置工作点的稳定控制,提出了一种基于平均光功率斜率值和余切值的复合控制算法,实现了利用FPGA技术的工作点稳定控制.首先分析了MZM偏置点稳定控制的必要性,然后研究了控制算法的理论基础,并在Matlab平台上进行了数学仿真验证,最后搭建了MZM偏置工作点稳定控制系统.当激光器的输出光功率为5dBm,MZM半波电压为4.2V,插入损耗3dB,输入脉冲为方波信号,1Gbps和1Mbps通信速率下,1小时内MZM输出光信号的平均功率波动小于±5%.实验结果表明,该方案实现了MZM任意偏置工作点的稳定控制,有效的提高了MZM在光通信中的可靠性.     

铌酸锂马赫-曾德尔调制器偏置工作点的一种锁定方法

本文提出了一种锁定铌酸锂马赫-曾德尔调制器(MZM)偏置工作点的方法 ,通过引入一个特殊的测试电压和校准马赫-曾德尔调制器的最大输出光强,反馈信号受输入光功率的波动和探测器的暗噪声影响很小,偏置锁定精度可以达到±0.05°(标准偏差)。这种方法可以锁定铌酸锂马赫-曾德尔调制器传递函数上的任意工作点,且不需要加入额外的扰动信号,可以应用于连续变量量子密钥分发等领域。     

同相正交硅基光调制器的自动偏置电压控制技术

描述了基于同相正交硅基光调制器的自动偏置电压控制算法理论及实现方案。首先比较了硅基光调制器与传统铌酸锂调制器的调制特性,结合同相正交硅基光调制器模型推导出了调制器输出光信号与电场信号的函数关系式,根据此关系式提出了一种基于正弦dither信号注入调制器偏置工作点并解析调制器内置低带宽监控光电二极管反馈信号频域参数的控制方案,并通过数值仿真验证方案的可行性;然后搭建自动偏置电压控制算法的测试平台,通过测试平台得出不同偏置电压条件下I(in-phase)路、Q(quadrature-phase)路与Phase(outer-phase)路调制器内置监控光电二极管的反馈信号波形,并将测试结果与仿真数据进行对比,对比结果验证了本研究假定的同相正交硅基光调制器光电传递函数模型的准确性;最后测试了128 Gb/s双偏振正交相移键控调制格式下偏置电压控制算法的精度,并通过矢量幅度误差指标得到算法所引入的光信噪比代价。     

用于高功率激光脉冲整形的可编程任意波形电脉冲发生器

研制了一种基于GaAs场效应管与超快脉冲信号微带传输的可编程任意波形发生器.它由计算机控制的多路高准确度偏置电压，多个级联的GaAs场效应管基元电路，以及微带脉冲传输线组成．输出电脉冲波形导入LiNbO3集成光波导调制器，经过电光调制获得相应的激光脉冲波形．通过计算机设置各基d元电路中GaAs场效应管栅极偏压，进而控制整形电脉冲的形状，使高功率激光装置前端时域脉冲整形实现远程控制．     

瑞利布里渊光时域分析系统中电光调制器的理论模型与实验研究

瑞利布里渊光时域分析系统能够以非破坏性方式实现单光源、单端工作,利用强度型电光调制器同时调制脉冲基底和脉冲信号是获得该系统所需连续光和脉冲光的关键技术.本文理论分析、仿真和实验研究了一种将脉冲信号输入到电光调制器偏置端、微波信号输入到电光调制器射频端同时调制脉冲基底和脉冲信号的新调制方法,探讨了电光调制器用于瑞利布里渊光时域分析系统时的最佳工作点问题.结果表明,当调制脉冲基底和脉冲时分别将电光调制器偏置在传输曲线的谷点和峰点,并根据实际系统的组成和性能指标要求选择合适的微波调制信号幅度,可获得满足瑞利布里渊光时域分析系统要求的连续光和脉冲光.本文的研究结果为瑞利布里渊光时域分析系统的最佳化设计提供了理论依据.     

瑞利布里渊光时域分析系统中电光调制器的理论模型与实验研究

瑞利布里渊光时域分析系统能够以非破坏性方式实现单光源、单端工作,利用强度型电光调制器同时调制脉冲基底和脉冲信号是获得该系统所需连续光和脉冲光的关键技术.本文理论分析、仿真和实验研究了一种将脉冲信号输入到电光调制器偏置端、微波信号输入到电光调制器射频端同时调制脉冲基底和脉冲信号的新调制方法,探讨了电光调制器用于瑞利布里渊光时域分析系统时的最佳工作点问题.结果表明,当调制脉冲基底和脉冲时分别将电光调制器偏置在传输曲线的谷点和峰点,并根据实际系统的组成和性能指标要求选择合适的微波调制信号幅度,可获得满足瑞利布里渊光时域分析系统要求的连续光和脉冲光.本文的研究结果为瑞利布里渊光时域分析系统的最佳化设计提供了理论依据.     

光纤CATV外调制发射机中的复合二次失真及其抑制

复合二次失真(CSO:Composite Second Order Distortion)是光纤CATV中最主要的非线性之一.理论分析表明:在外调制CATV中,将调制器偏置在最佳偏置点可以消除CSO,但外调制器最佳偏置点却随时间及环境温度等漂移,因而会导致CSO的严重恶化.本文提出了一种易于实现的调制器偏置点控制方案,并进行了详细的理论分析与实验研究,结果显示该方案能够将50～550MHz宽频带内电视信号CSO指标抑制在-65dB以下.     

温度不敏感偏振无关电光调制器设计

 利用LiNbO3晶体电光系数之间的关系,提出一种全新的温度不敏感偏振无关电光调制器。该调制器采用2块LiNbO3晶体紧密相贴的结构,2块晶体加同一横向电压,电极设计和制作相当简单,无偏振片,无偏振损耗。采用线性电光效应的耦合波理论对光在调制器中的传播进行研究,理论计算表明：光通过调制器后,其输出强度不依赖于入射光的偏振状态;另外,数值计算结果表明：当温度在-20℃到60℃之间变化时,调制器输出光强的扰动不超过1.5%。     

白光在LiNbO3∶Fe晶体中写入的任意折射率分布光波导

在理论分析LiNbO3∶Fe晶体中光致折射率变化分布与写入光的强度分布之间关系的基础上，提出了一种在该晶体中写入具有任意折射率分布光波导的新方法.利用由白光经电寻址空间光调制器得到的强度分布不同的片光辐照晶体，分别写入了折射率呈误差函数分布和平方律分布的光波导结构.采用干涉法测量了晶体中的光致折射率变化，并用推导出的折射率变化分布解析表达式很好地拟合了测量数据.实验结果表明，该方法是可行的.利用白光光源结合高分辨率的空间光调制器有望在多种光折变材料中制备出具有任意折射率分布的高质量光波导.     

干涉条纹相位锁定系统分析及其控制

干涉条纹的相位变化与干涉条纹中某一固定点的光强密切相关,基于这一原理,通过对干涉场光强分析,提出并设计了一种用于干涉条纹相位锁定的控制系统.光电探测器检测干涉条纹中固定目标点的光强,并以该光强电压作为反馈控制信号,利用声光调制器对干涉系统中两束高斯光束中的一束进行实时频率调制,将光强电压控制在一个固定值,实现干涉条纹的相位锁定.构建了条纹锁定控制系统控制对象的理论模型,通过实验进行了验证,并基于该模型的特点设计了条纹锁定控制器.实验结果表明:在400Hz的控制频率下,干涉条纹相位漂移不超过±0.04个条纹周期,满足干涉光刻的曝光需求.     

用于光纤无线通讯的微环相位辅助型马赫-曾德尔调制器

针对光纤无线通信(ROF)系统对光强调制器线性度的特殊要求,设计了一种新型的集成光学器件——微环相位辅助型马赫-曾德尔调制器(RPAMZM)。将一个微环谐振器和一个相位调制器分别加载到马赫-曾德尔调制器的两臂,可以补偿普通马赫-曾德尔调制器的亚线性,得到线性度良好的响应特性。建立了该种器件的理论分析模型,计算了不同条件下的传输特性和无毛刺动态范围(SFDR)。分析结果表明,在不计损耗的情况下,器件的非线性主要来源于传输函数泰勒展式的三次项,通过控制透射系数,可以使该项等于零,无毛刺动态范围获得19.68 dB的提高;在损耗存在的情况下,通过控制透射系数和偏压因子,可以同时抑制掉二次和三次这两个主要的非线性项,无毛刺动态范围获得15.74 dB的相对改善。     

10 GHz, 2.4 ps pulse generation using a single-stage dual-drive Mach-Zehnder modulator

This Letter reports on picosecond pulse generation at a repetition of 10 GHz by using a single-stage electro-optic LiNbO(3) Mach-Zehnder modulator, stressing the simplicity of its setup. It is analytically and experimentally proved that dual-arm modulation with in-phase sinusoidal signals having slightly different amplitudes generated a highly coherent optical comb with a great spectral flatness and a parabolic phase relationship in its spectrum. The generated comb was Fourier synthesized and shaped into an ultrashort pulse train with an optical bandpass filter and a dispersive fiber. The pulse source was highly stable, exhibiting an ultralow timing jitter of less than 130 fs.     

无滤波高倍频光载毫米波生成技术

提出了一种无滤波的高倍频光载毫米波生成方案.该方案未使用相关的光/电滤波器就可16倍频的毫米波信号.整个系统采用三平行的马赫-曾德尔调制器结构和单个马赫-曾德尔调制器级联,通过调整系统的参数可以很好地抑制所有冗余光边带,只留下高质量的8阶光边带,无需任何光/电滤波器就能够得到16倍频的高质量毫米波信号.另外,详细分析了系统的工作原理,并通过仿真验证了调制深度、消光比、移相器偏移以及调制器偏压对系统的影响.研究结果表明将2 Gbit/s的非归零码型数据与10 GHz的射频信号混频后作为马赫-曾德尔调制器的驱动信号,系统经过50 km光纤传输后的链路功率代价为1.0 dB,具有良好的传输性能.该方案对于无滤波的高倍频毫米波生成有一定的参考价值.     

星间微波光子链路调制方式的优化

针对外调制星间微波光子链路输出信噪比优化问题,建立了基于双电极马赫 曾德尔调制器的强度调制直接探测星间微波光子链路模型,通过优化调制器调制方式来提高链路性能。用数值模拟方法得到了单边带、双边带和推挽式3种调制方式下链路输出信噪比,利用曲面投影法求得了最优调制方式时一定信噪比要求下发射端所需最小光放大器增益和对应的调制器直流偏置相位。结果表明:相同输入射频信号功率和发射光功率情况下,双边带调制输出信噪比比单边带调制高3 dB,低直流偏置相位推挽调制可以进一步优化输出信噪比。输入射频信号功率为-20 dBm,输出信噪比为17.3 dB时,所需最小光放大器增益为43.9 dB,对应的直流偏置相位为0.87。     

Optical Single-Sideband Modulators and Their Applications

We review our recent work in the implementation of optical single-sideband (OSSB) modulation and in the application of this modulation format to microwave photonics and optical testing systems. We have developed an enhanced OSSB modulator for wide-band operation, the so-called bidirectional OSSB modulator, and a simplification of this scheme for narrow-band applications. These OSSB modulators are based on the use of a standard single-electrode Mach-Zehnder electro-optic modulator (MZ-EOM) and passive fiber-optic components. In both designs, the OSSB operation is shown to be independent of the MZ-EOM bias. Therefore, the optical modulation depth at the output of the device can be enhanced using minimum transmission biasing to provide suppression of the optical carrier. Finally, we demonstrate the application of OSSB modulators to the improvement of microwave/millimeter-wave subcarrier multiplexing fiber-optic links and to narrow-band fiber radio systems. In addition, we analyzed the feasibility and the limitations of an optical vector network analysis technique based on OSSB modulation that can provide sub-picometer wavelength resolution.     

Optical Single-Sideband Modulators and Their Applications

We review our recent work in the implementation of optical single-sideband (OSSB) modulation and in the application of this modulation format to microwave photonics and optical testing systems. We have developed an enhanced OSSB modulator for wide-band operation, the so-called bidirectional OSSB modulator, and a simplification of this scheme for narrow-band applications. These OSSB modulators are based on the use of a standard single-electrode Mach-Zehnder electro-optic modulator (MZ-EOM) and passive fiber-optic components. In both designs, the OSSB operation is shown to be independent of the MZ-EOM bias. Therefore, the optical modulation depth at the output of the device can be enhanced using minimum transmission biasing to provide suppression of the optical carrier. Finally, we demonstrate the application of OSSB modulators to the improvement of microwave/millimeter-wave subcarrier multiplexing fiber-optic links and to narrow-band fiber radio systems. In addition, we analyzed the feasibility and the limitations of an optical vector network analysis technique based on OSSB modulation that can provide sub-picometer wavelength resolution.     

产生暗归零码光标记信号的新方案

在对预编码、调制和编码过程进行改进的基础上,提出了一种利用一个双臂马赫-曾德尔铌酸锂调制器和一个电信号时延器产生可调占空比和消光比的光暗脉冲归零码二进制信号的新方案。实验证明这种信号能用传统的二进制强度调制-直接检测系统的接收机进行检测。实验得到了在调节电信号时延器时速率为2.5 Gbit/s的光暗脉冲归零码二进制信号的频谱变化规律,以及占空比分别为0.25,0.35,0.60和0.80时光暗脉冲归零码二进制信号的误码率和眼图。此外,利用该方案产生的光暗脉冲归零码二进制信号可以作为标记在光标记交换网络中得到应用。     

Phase-locked optical divide-by-3 system for visible radiation

An optical divide-by-3 system has been developed to phase lock a diode-pumped Tm:YAG laser at 148 THz (2022 nm) to a frequency near 1/3 that of an ultrastable diode laser system at 445 THz (674 nm). The 148-THz radiation is frequency doubled in angle-tuned AgGaS(2) and frequency differenced with the 445-THz radiation in noncritically phase-matched LiNbO(3) , generating two signals at 297 THz, which are mixed on a photodiode. An electronic servo system is used to control the frequency of the Tm:YAG laser and to phase lock it to the visible diode laser output. Phase-locking periods of several minutes are routinely obtained.