正交多载波产生技术研究

相干且频率锁定的正交多载波光源产生技术在光通信领域有着诸多应用,能广泛用于微波光子学、全光信号处理以及波分复用(WDM)技术和正交频分复用(OFDM)技术.互联网数据业务的快速增长使得超宽带大容量骨干网传输技术越来越受到世界各国的重视,而要实现Tb/s超大容量传输,目前使用的最主要的方法是光的波分复用(WDM)或正交频分复用(OFDM)技术.作为实现光WDM或OFDM的一项关键技术,相干和频率锁定的正交多波长光源技术引起了国内外各大科研机构的强烈关注.介绍了国内外多载波技术的现状以及多载波产生的多种方案,并对每一个方案进行了对比分析,为未来的研究提供了一些参考.     

单边带光纤承载射频系统的性能改进研究

在光纤承载射频(RoF)系统中,针对普通单边带信号中光载波分量和光边带分量之间功率差较大的问题,提出了一种利用集成马赫-曾德尔调制器(MZM)生成单边带信号的改进方法.通过调节该集成MZM中直流臂上的直流偏压,对于任意调制指数,单边带信号中两个分量的功率都能够平衡,即得到最优的0 dB载边比(CSR).理论分析了集成M...     

基于双平行马赫-曾德尔调制器的光子倍频毫米波生成的研究

基于外调制器的光子毫米波生成技术具有频率调谐范围大、结构简单、稳定性强和信号频率纯度高等优点,被认为是实现高频宽带可调毫米波信号产生的有效解决方法。对基于一种双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)的光子倍频毫米波生成技术进行系统的理论分析,给出了实现四倍频、六倍频、八倍频毫米波产生的参数条件,在此基础上提出了一种不需要利用电相移器和光滤波器的四倍频毫米波产生方案,讨论了DPMZM消光比和调制深度对光子倍频毫米波生成的影响。     

多波长双二进制载波抑制归零码光分组产生方法研究EI北大核心CSCD

为了简化多波长光分组交换系统的发送端结构,提出了一种基于马赫-曾德尔延时干涉仪(MZDI)器件实现多波长双二进制载波抑制归零码(DCS-RZ)格式的光分组产生方法。该方法采用单个MZDI器件将波分复用(WDM)差分相移键控(DPSK)净荷信号转换成WDM DCS-RZ净荷信号,同时完成WDM非归零码(NRZ)标签与净荷信号的耦合,得到WDM DCS-RZ光分组信号。通过4×40 Gb/s DCS-RZ光分组信号产生、传输和分离仿真实验,验证了方法的可行性。仿真结果表明:240 km光纤传输后,净荷在经过法布里-珀罗(F-P)滤波器分离后接收灵敏度仅下降1.8 d B。     

基于正交频分复用的连续变量量子密钥分发方案

正交频分复用技术已被广泛应用于量子密钥分发系统研究中,在此提出了基于正交频分复用的连续变量量子密钥分发方案,连续变量量子密钥分发过程中发送方以快速傅立叶反变换调制复用子载波,接收方以快速傅立叶变换得到原始频域子载波,并由系统协方差矩阵性能刻画出传输性能。仿真结果显示:正交频分复用技术能够提高连续变量量子密钥分发系统的传输密钥率。     

多波长双二进制载波抑制归零码光分组产生方法研究

为了简化多波长光分组交换系统的发送端结构,提出了一种基于马赫-曾德尔延时干涉仪(MZDI)器件实现多波长双二进制载波抑制归零码(DCS-RZ)格式的光分组产生方法。该方法采用单个MZDI器件将波分复用(WDM)差分相移键控(DPSK)净荷信号转换成WDM DCS-RZ净荷信号,同时完成WDM非归零码(NRZ)标签与净荷信号的耦合,得到WDM DCS-RZ光分组信号。通过4×40 Gb/s DCS-RZ光分组信号产生、传输和分离仿真实验,验证了方法的可行性。仿真结果表明:240 km光纤传输后,净荷在经过法布里-珀罗(F-P)滤波器分离后接收灵敏度仅下降1.8 d B。     

新型四倍频光生毫米波矢量信号调制技术

提出一种基于双并联马赫-曾德尔调制器(MZM)的新型四倍频光生毫米波技术,并用于矢量信号调制。传统的四倍频调制技术,由于数据信号同时调制到+2,-2阶边带上,拍频检测后两个边带上数据信号会产生相位叠加,只适用于不归零码(NRZ)等强度调制格式。提出的矢量信号调制技术将数据信号调制在一个-1阶边带上,另一个+3阶边带不携带数据,在拍频检测后幅度和相位信息被正确保留。同时,四倍频模块降低了传输过程中对电和光器件的带宽需求。理论分析和仿真结果表明,通过此方法产生的携带在60GHz载波上的6.25×108 symbol/s的四相相移键控(QPSK)信号,经过20km单模光纤传输后,误差向量幅度(EVM)损耗可以忽略。     

应用马赫-曾德尔调制器的光微波链路建模

在考虑马赫-曾德尔调制器(MZM)的消光比、双臂驱动不平衡度等非理想特性参量对其进行细致的理论建模的基础上,建立了包括光源、双臂驱动马赫-曾德尔调制器、光传输模块、光电探测器的基本光微波链路模型,并得到双边带调制(DSB)和单边带调制(SSB)链路的全阶解析响应结果,着重分析不同调制方式下马赫-曾德尔调制器对光微波链路幅度和相位(延时)性能的影响。理论计算和数值仿真结果表明,对双边带调制链路,消光比和双臂驱动不平衡度影响链路的幅频特性而不影响相位特性,对单边带调制链路,二者同时影响链路的幅频和相频特性。理论模型和数值结果可为使用马赫-曾德尔调制器的光微波系统如光纤无线电(RoF)和光控微波波束形成网络等提供定性和定量性能分析的基础。     

基于双通道马赫曾德尔调制器调制边带滤波的微波光子移相器

提出了一种基于双通道马赫曾德尔调制器(DPMZM)调制边带滤波的微波光子移相器。在双通道马赫曾德尔调制器的结构中,在一路马赫曾德尔干涉仪上实现抑制光载波的双边带调制输出,而在另一路马赫曾德尔的相位调节臂上通过调节偏置电压实现光载波信号的光学移相,两路光信号经过干涉合路后由光纤布拉格光栅(FBG)滤除其中一个一阶边带,最后输入到光电探测器(PD)进行光电转换得到移相的微波信号。实验结果表明,基于DPMZM调制边带滤波的微波光子移相器具有传输特性稳定、输出幅度波动小的优点。该结构还具有相移调节响应速度快、应用频带宽以及移相范围大于360°等特点。     

单极型马赫-曾德尔调制器的互调失真分析

针对单极型马赫曾德尔电光调制器在Radio over Fiber(RoF)和副载波复用系统中的应用,讨论了输入两路射频信号的情形,给出了电光调制器互调失真的严格通用解析解。该解析解可用于表示任意阶的互调失真项和谐波项。数值结果表明了该解析解的正确性。分析结果表明,调制器的三阶互调失真与调制器偏置相移无关,只与输入射频信号的调制系数有关,并且当外加偏置电压等于调制器的半波电压时,只存在偶数阶的失真项。根据该解析解,可方便地设计模拟光通信系统,精确地预计外调制器的非线性特征,优化系统性能。     

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     

基于动态混沌映射的三维加密正交频分复用无源光网络

提出了一种基于混沌映射的三维加密正交频分复用无源光网络保密通信系统.该系统通过相关性检测锁定收发端混沌系统参数,实现收发双方混沌系统同步;并利用同步混沌系统生成密钥,实现符号扰动以及二重子载波加密.该加密方案的密钥空间超过10~(86),能够有效对抗穷举攻击.实验实现了13.3 Gb/s基于64进制正交幅度调制的加密正交频分复用信号在25 km标准单模光纤中的传输,并完成了信息的有效解密.     

基于低频压缩光的声频信号测量

低频信号测量在引力波探测、生物成像及磁场测量等方面具有重要的应用价值.本文利用非简并光学参量放大器获得了低频压缩态光场,在频率19 kHz处直接测到的压缩度为(7.1±0.1)dB;将产生的正交位相压缩态光场注入到马赫-曾德尔干涉仪中,实现了超越散粒噪声极限(3.0±0.4)dB的声频相位信号的测量.本实验的开展为低频压缩光的产生及基于低频压缩光的声频信号测量提供了一定技术支撑,并且此技术有望扩展到磁场、空间小位移等其他物理量的量子精密测量方案中.     

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.     

基于自适应ICA的PDM-CO-OFDM系统信道均衡算法

基于独立成分分析法(ICA)能够实现偏振复用相干光正交频分复用(PDM-CO-OFDM)系统的盲信道均衡,与基于导频的信道均衡方法相比,能极大提高系统的频谱利用率。然而这种固定步长的ICA算法对每个子载波采用迭代算法来计算信道频率响应分离矩阵,需要经过几十次迭代才能收敛。为有效降低该算法的计算复杂度,提出一种基于自适应步长ICA的盲信道均衡算法,采用自适应分离步长提高迭代算法的收敛速度。基于100 Gb/s 16进制正交振幅调制(16 QAM)PDM-CO-OFDM系统,仿真实验表明该自适应算法的系统误码率性能优于固定步长ICA算法的结果,且收敛速度提高5倍以上,能够用于未来高速PDM-CO-OFDM系统接收端进行高效信道均衡。     

基于相位调制器产生六倍频光毫米波的OFDM信号光传输系统研究

提出了两个并行相位调制器产生六倍频光毫米波并传输正交频分复用信号的全双工光纤无线通信系统.将2.5 Gbt/s的正交频分复用信号调制到60 GHz光毫米波上.从理论上分析了毫米波产生的原理,并分别模拟了毫米波信号承载OOK信号和正交频分复用信号在光纤中的传输性能.从而验证系统的可行性.仿真模拟结果表明,在光纤无线通信系统中,正交频分复用比非归零码更具有优势.     

基于相位调制器产生六倍频光毫米波的OFDM信号光传输系统研究

提出了两个并行相位调制器产生六倍频光毫米波并传输正交频分复用信号的全双工光纤无线通信系统.将2.5Gbt/s的正交频分复用信号调制到60GHz光毫米波上.从理论上分析了毫米波产生的原理,并分别模拟了毫米波信号承载OOK信号和正交频分复用信号在光纤中的传输性能.从而验证系统的可行性.仿真模拟结果表明,在光纤无线通信系统中,正交频分复用比非归零码更具有优势.     

用三干涉臂马赫-曾德尔干涉仪制成的光纤密集型波分复用器

提出一种新型的光纤干涉仪 ,它是采用二个 3× 3单模光纤耦合器组成三光纤系统的马赫 -曾德尔 (Mach- Zehnder)干涉仪 ,当干涉仪的三条光纤干涉臂两两之间分别存在长度差Δ L和2Δ L时 ,干涉仪形成了一个波分复用间隔相等的三波分复用器 ,波分复用的波长间隔仅仅取决于ΔL的大小。实验样品的使用波段为 1.55μm,波长复用间隔为 1.6 nm,附加损耗为 0 .6 d B。     

光正交频分复用技术的研究新进展

本刊讯 在光正交频分复用系统中,高峰均比会使非线性效应变得更加严重。武汉光电国家实验室李蔚课题组系统地研究了正交频分复用系统的峰均比特性。发现,在采用强度调制的系统中,峰值功率的出现有两个条件：1）各个子载波上的光强度为最大;2）各个子载波的相位相同。因此,破坏子载波的同相相加的条件就可以有效地降低峰均比。     

基于RS码及网格编码调制技术的60 GHz OFDM-RoF系统

分析了60 GHz正交频分复用技术光纤无线通信系统中的子载波互拍及频率选择性衰落.提出利用里德-所罗门码级联网格编码调制技术结合符号交织来降低两者对系统性能的不良影响.采用符号交织来分散正交频分复用中子载波上的误码,然后通过高码率的里德-所罗门码级联实用的网格编码调制技术来纠正比特错误.仿真结果表明:经过符号交织后,误码在子载波上的分布变得较均匀,有利于纠错|2.5 Gb/s正交频分复用信号采用RS-PTCM-64QAM方案比采用未编码的16QAM调制提高了5 dB左右的接收机灵敏度.