脉冲波形对级联相敏放大器光传输系统性能的影响

研究了相敏光放大器（PSA）中抽运光和信号光之间存在相位漂移时,信号脉冲波形对级联相敏光放大器光纤通信系统传输性能的影响。通过系统仿真,得到了在不同的相位漂移下高速信号脉冲眼图劣化度随光纤色散变化的曲线,以及在给定的光纤色散下放大器有相移与无相移时信号眼图劣化度随信号脉冲指数变化的曲线。由仿真结果可知,脉冲波形不同对系统性能的影响亦不同。采用超高斯脉冲的系统性能优于采用高斯脉冲,耐用超高斯脉冲指数存在最佳值。     

放大器间距对应用相敏光放大器的平均光孤子系统传输性能影响的研究

本文采用计算机系统仿真方法,研究了相敏光放大器(PSA) 作为在线放大器时光孤子系统中放大器间距对系统传输性能的影响,研究了平均孤子传输方案.仿真结果表明：当放大器间距与色散距离比值小于0.1时,系统能够保持良好的传输性能;在比值大于0.1情况下,系统的传输性能劣化较快.这是由于PSA增益的相敏特性导致孤子脉冲能量的损失所引起的.采用微调放大器增益的方法能在一定程度上补偿PSA放大导致的孤子能量损失,但这种改善是以增大孤子脉冲旁瓣幅度为代价的.     

半导体光放大器中光波传输特性研究

根据半导体光放大器(SOA)载流子速率方程和光波在SOA内的传输方程,采用分段的方法计算出光波功率和相位与载流子浓度的关系公式。在泵浦光输入功率分别为5mW和15mW情况下通过仿真得到泵浦光输出波形和归一化转换光波形,其中归一化转换光的波形变化可间接体现不同泵浦光输入功率对SOA内载流子浓度的影响。分析了泵浦光波长和SOA注入电流对探测光的归一化输出、相位和频率啁啾产生的影响。结果表明,随着泵浦光波长的增加,探测光的三种光波特性曲线逐渐趋于平缓。注入电流将会直接影响到SOA的载流子浓度,以此对探测光的输出产生影响,注入电流越大,探测光的频率漂移越远。     

对向传输下半导体光放大器的超快动态特性(英文)

通过引入场传输模型对在对向传输方案下的半导体光放大器中增益、相位及啁啾的超快动态特性进行了数值分析.讨论了半导体光放大器中带内效应光谱烧孔与载流子加热,以及带间效应载流子消耗对动态特性的影响.同时分析了半导体光放大器的有源区长度对增益动态特性的影响.结果显示:对向传输下同样可应用蓝移失谐滤波器提高半导体光放大器的工作速率,但与同向传输方案不同的是,在对向传输方案下利用短有源区长度的半导体光放大器更利于实现高速的全光波长变换.理论分析结果可为基于半导体光放大器的超快全光信号处理提供理论指导.     

微弱光学图像的光参量放大特性的研究

研究了微弱光学图像在光参量图像放大中的放大特性,分析了相位匹配和晶体的空间频率带宽对图像信号增益的影响,从实验上验证了不同的相位匹配时输入图像信号在傅里叶平面上的增益分布.结果表明,当晶体的空间频率带宽大于输入图像信号的空间频率带宽且完全相位匹配时,光参量图像放大器能够对输入图像信号实现无失真、高增益的理想放大;有相位失配时,图像信号的增益峰值向高空间频率范围移动,并且在峰值附近范围变窄,随相位失配量大小的变化能够对图像信号光场中某特定空间频率实现放大,对图像信号进行滤波处理,突出图像特定频率的信息,实现图像边缘增强.     

应用相敏光放大器的非零色散位移光纤通信系统中的ISI限制距离研究

本文分析了1.55μm信号波长,采用强度调制/直接检测(IM/DD)方式的单信道级联相敏光放大器(PSA)非零色散位移光纤传输系统的性能.应用非线性薛定谔方程(NLSE),通过对信号传输后眼图劣化度的计算,得到了光纤传输系统的码间干扰(ISI)限制距离.由于PSA的相敏特性,其对光纤色散具有一定的补偿作用,因此级联相敏光放大器光纤通信系统可以实现信号高比特率长距离传输.然而,随着信号速率的提高,对长距离传输,必须减小光纤色散值和PSA的间距.当光纤色散值大到一定程度,要进行信号的高速率传输,就必须附加其它的色散补偿方法.     

基于半导体光放大器垂直双泵浦对偏振复用正交相移键控信号波长变换的性能研究

针对偏振复用相位调制信号的全光波长变换特性问题,基于半导体光放大器中四波混频效应,建立了对偏振复用正交相移键控信号的全光波长变换理论模型.根据理论分析,建立了仿真系统,仿真结果表明:泵浦光与信号光之间的频率间隔、偏振复用信号中的一个信号与一号泵浦光的偏振夹角对系统转换效率和信号质量有影响;波长转换过程中交叉相位调制产生的相位噪音会对信号质量有影响,且当泵浦光功率较大、泵浦光功率远大于信号光功率时,交叉相位调制效应的影响较小,仿真结果与理论分析一致.本文研究方法和相关结论对其它偏振复用信号基于半导体光放大器四波混频效应的波长变换研究有一定的参考价值.     

PSA高速常规单模光纤通信系统的传输性能及其与EDFA系统的比较

本文采用计算机系统仿真的方法研究了应用相敏光放大器(PSA)并附加DCF色散补偿的高速常规单模光纤通信系统的传输性能,并和相同速率的掺铒光纤放大器(EDFA)系统进行了比较.研究着重于传输速率、放大器间距对系统码间干扰限制距离的影响.结果表明PSA系统比EDFA系统更适合于高速率传输并具有更长的传输距离.而且,对PSA系统,在放大器增益正好补偿光纤损耗的条件下,存在一相应于最大码间干扰限制距离的最佳放大器间距.     

基于光前置放大器的量子密钥分发融合经典通信方案

量子密钥分发融合经典通信方案将连续变量量子密钥分发和经典通信合并到了一起,为将来在现有的光网络上同时进行密钥分发和经典通信提供了一个有效的方法.然而,在量子信号上叠加一个经典信号将会给连续变量量子密钥分发系统引入过噪声从而大大降低系统的性能.本文提出基于光前置放大器的量子密钥分发融合经典通信方案,即在接收端插入光前置放大器来提升系统的性能.首先,在相同比特误码率条件下,光前置放大器对信号的放大能够降低对发送端经典信号调制振幅的要求,从而降低经典信号对量子信号的噪声影响;其次,光前置放大器能够补偿接收端探测器的不完美;再次,对于本地本振光的情形,放大器还能放大弱相位参考脉冲,从而降低参考脉冲散粒噪声带来的相位过噪声.在实际可达到的系统参数下,数值仿真结果表明本文提出的方案相比于原方案在安全密钥率和传输距离上都有很好的提升.这些结果表明本方案为量子密钥分发融合经典通信方案的进一步发展和实际应用提供了一个十分有效而实用的方法.     

基于半导体光放大器的相位调制信号再生器

对相位调制光通信系统进行幅度和相位的同时再生十分必要。采用半导体光放大器(SOA)作为非线性媒介,搭建一个非线性的马赫曾德尔干涉仪作为再生器,利用SOA的增益特性,在锁相本地振荡抽运源的驱动下,实现对相位调制信号的幅度和相位的同时再生。理论推导了入射光信号经过基于SOA的再生器后的光场分布公式;讨论了不同入射信号光功率下,抽运光与信号光的相位差对信号功率增益的影响,给出了入射光的最优参数;数值仿真了带有噪声的相位调制信号再生前后的相位分布、强度分布和误码率。研究结果表明,基于SOA的光再生器有良好的再生效果。     

Analysis of chromatic dispersion effect on coherent optical CPFSK system and performance improvement with the use of combinations of various optical fibers

The performance of a coherent optical continuous-phase frequency shift keying (CPFSK) system is evaluated theoretically including the combined effect of fiber chromatic dispersion, non-zero laser line width and receiver noises. The system limitations imposed by chromatic dispersion and laser phase noise are depicted. The system performance can be improved by shifting the zero-dispersion wavelength to the operating wavelength of the system and this shifting can be achieved efficiently by using a suitable combination of different types of optical fibers. Dispersion shifting characteristics are demonstrated using four kinds of fibers, namely: standard single-mode fiber (SMF), dispersion shifted fiber (DSF), dispersion compensated fiber (DCF) and large core fiber (LCF). The effect of dispersion shifting on the system performance is evaluated in terms of transmission distance and bit rate.     

光纤色散参量对光孤子系统传输性能的影响

采用计算机系统仿真方法研究光纤色散参量对应用相敏光放大器(PSA)作为在线放大器并采用平均孤子传输方案的光孤子通信系统传输性能的影响。研究结果表明：由于相敏光放大器增益的相敏特性．光纤色散导致孤子脉冲主瓣幅度下降,脉宽展宽,出现旁瓣。光纤色散值越大,经长距离传输后,孤子脉冲主瓣的幅度下降和脉宽展宽越显著;旁瓣的幅度越高,宽度越大。显然。对这种系统,要实现长距离传输,必须采用较低色散系数光纤。     

一种40Gb/s单信道光纤通信系统中的动态色度色散补偿

提出了一种用于40 Gb/s单信道光纤通信系统中的动态色度色散(CD)补偿技术。采用2×2光开关,色散补偿光纤(DCF)等器件构成可调节色度色散补偿器;提取中心频率为12GHz的窄带电功率信号作为反馈信号控制可调节色度色散补偿器,提取的窄带电功率值随系统中的累积色度色散值的增大而减小。实验证明,整个补偿系统的最长响应时间为0.7 s;补偿范围和补偿精度分别为81.55 ps/nm和5.28 ps/nm,通过增加光开关的数量和缩短每段色散补偿光纤的长度可以进一步提高补偿范围和精度。通过对比补偿前后系统的眼图可以看出:该系统能有效地补偿40 Gb/s光纤通信系统中动态变化的色度色散。     

Normalized LMS digital filter for chromatic dispersion equalization in 112-Gbit/s PDM-QPSK coherent optical transmission system

High bit rates optical communication systems pose the challenge of their tolerance to linear and non-linear fiber impairments. Coherent optical receivers using digital signal processing techniques can mitigate the fiber impairments in the optical transmission system, including the chromatic dispersion equalization with digital filters. In this paper, an adaptive finite impulse response filter employing normalized least mean square algorithm is developed for compensating the chromatic dispersion in a 112-Gbit/s polarization division multiplexed quadrature phase shift keying coherent communication system, which is established in the VPI simulation platform. The principle of the adaptive normalized least mean square algorithm for signal equalization is analyzed theoretically, and at the meanwhile, the taps number and the tap weights in the adaptive finite impulse response filter for compensating a certain fiber chromatic dispersion are also investigated by numerical simulation. The chromatic dispersion compensation performance of the adaptive filter is analyzed by evaluating the behavior of the bit-error-rate versus the optical signal-to-noise ratio, and the compensation results are also compared with other present digital filters.     

一种改进的双边带调制产生光毫米波的方案

提出了应用于光纤无线通信系统中一种改进的双边带调制产生光毫米波方案。在中心站采用强度调制将射频信号调制到光载波上产生一个双边带信号,滤掉中心载波后,利用光交叉复用器把双边带信号的上下边带模分开,将数据速率为2.5Gbit/s的基带信号调制到下边带模后,再与未调信号耦合后产生光毫米波,然后通过单模光纤传输至基站,在基站经过光电转换后产生电毫米波信号。从理论上对该毫米波的色散特性进行了分析,发现毫米波的接收功率不会周期的衰减。同时通过实验研究表明,下行链路信号通过光纤能传输50km而不需要色散补偿,功率代价小于1dBm。因此,该方法产生的光毫米波能有效克服光纤色散引起的信号时延而导致的基带信号退化,适合于远距离传输。     

光纤混沌相位编码保密通信系统理论研究

通过耦合激光混沌相位控制同步系统和光纤信道，提出外部光注入半导体激光器激光混沌相 位控制光纤同步以及混沌相位相移键控外调制光纤保密通信系统理论模型，数值实现了在相 位控制器控制下的远程光纤混沌同步.理论分析了光纤自相位调制对混沌信号以及对同步的 影响，导出了光纤混沌最大传输距离公式.通过连续键控调制相位控制器实现了光纤激光混 沌相位相移键控编码调制发射，设置接收系统相位控制器控制激光相位相移实现了光纤激光 混沌同步解调.数值模拟了具有比特率50Mbit/s远程光纤混沌数字编码通信系统的应用，详 细地进行了在远距离光纤传输中的系统参数失配以及系统抗噪声能力的数值分析. 关键词： 混沌 同步 光纤混沌通信 半导体激光器 相位     

偏振模色散及非线性效应对40 Gbit/s密集波分复用系统的影响

高速率、大容量的密集波分复用系统是光纤通信系统的最终发展方向 ,单信道速率达到 4 0Gbit/s时 ,光纤的非线性效应、偏振模色散现象对系统的影响更加突出。在综合考虑群速度色散、自相位调制、交叉相位调制、四波混合、偏振模色散等因素的基础上 ,推导了密集波分复用系统中任意信道的耦合非线性薛定谔方程组。利用扩展的分步傅里叶方法对该方程进行了数值计算 ,通过对 8× 4 0Gbit/s密集波分复用系统的仿真 ,分别研究了非线性效应和偏振模色散对密集波分复用系统的影响。发现由于交叉相位调制和四波混合作用 ,多波长的密集波分复用系统比单波系统受非线性效应影响严重 ;系统受偏振模色散与非线性效应的影响程度与输入信号功率有关 ,在入射光单信道平均功率较低 0 .1mW时 ,偏振模色散是影响系统性能的主要因素 ;当入射光单信道平均功率较高1mW时 ,系统受非线性效应影响严重。而偏振模色散在使信号脉冲展宽的同时 ,类似于非零色散位移光纤中的微小色散 ,对非线性效应又有一定的抑制作用。     

全场光学相干层析成像系统的研制

研制了一套采用旋转1/2波片无色散移相器进行移相操作的全场光学相干层析成像系统.该移相器能在宽光谱范围内无色散地获得8倍于1/2波片旋转角的移相量,能快速、方便地为各种移相算法提供所需的移相量.移相量实测结果表明：系统获得了8倍旋转角的移相量,提出的移相器结构正确.采用Hariharan移相算法对反射镜样品进行的成像实验表明系统具有较高的移相精度.最后进行的实物样品成像实验,检验了系统的有效性. 关键词： 全场光学相干层析成像 无色散移相器 旋转1/2波片     

Analysis modulation formats of DQPSK in WDM-PON system

In the modulation and demodulation methods of the optical differential quadrature phase shift key (DQPSK) and the different modulation formats including nonreturn-to-zero (NRZ), return-to-zero (RZ), carrier-suppressed return-to-zero (CS-RZ) are introduced, studying the different optical signals in the 40 Gb/s high speed transmission system. The system is simulated in 200 km optical fiber by way of dispersion compensation. It is showed that the ability of anti-dispersion and anti-PMD (polarization mode dispersion) is better in the CS-RZ-DQPSK modulation format, and this format has the smallest eye-opening penalty (EOP) with a wider range of power into the optical fiber.