基于折叠式超快非线性干涉仪的全光码型转换理论和实验研究

码型转换是实现非归零(NRZ)信号全光时钟恢复的关键技术.提出了一种基于折叠式超快非线性干涉仪的全光NRZ到伪归零(PRZ)信号转换的新型方案.基于半导体光放大器的分段模型和超快非线性干涉仪的传输函数，建立了该方案的理论分析模型，数值模拟了不同速率下的码型转换过程.实验实现了稳定的10，20和40 Gbit/s的NRZ到PRZ信号的码型转换，分析了影响码型转换输出特性的因素，理论分析结果与实验结果基本符合. 关键词： 超快非线性干涉仪 半导体光放大器 全光码型转换     

双抽运光纤光参变放大的全光多波长变换与码型转换

利用强度调制的数据信号光作为一路抽运光,与另一路直流或者正弦强度调制抽运光组合可以在双抽运光纤光参变放大过程中实现全光多波长变换或者在全光多波长变换的同时实现码型转换.理论上,从信号增益的角度分析了波长转换与码型转换的原理.实验上演示了2.5Gb/s的非归零(NRZ)码信号的全光多波长转换与到归零(RZ)码信号的转换.多波长转换实验表明:双抽运条件下的光参变过程可以实现多波长转换并得到正、反码的输出,还同时对信号有一定的再生作用.码型转换后信号的占空比为30%,消光比也得到提高.     

半导体光放大器全光采样的线性度与转换效率表征

利用半导体光放大器非线性偏振旋转效应实现全光采样具有采样速度高、输入抽运功率小的优点,为高速全光模数转换提供了可能途径.提出了半导体光放大器全光采样线性度和转换效率的表征方法,该方法利用传输曲线的多项式拟合函数表征采样系统,通过多项式的余弦代换和级数展开,得到全光采样线性度和转换效率与多项式系数的解析关系,从多项式系数直接计算线性度和转换效率.该方法尢需复杂的傅里叶变换运算,其计算结果与傅里叶频谱分析结果吻合,可用于全光采样线性度和转换效率的精确表征,还可以拓展用于信号调制的非线性失真分析.     

基于光纤中受激喇曼散射效应的全光多波长转换耦合器EI北大核心CSCD

基于光纤中受激喇曼散射效应,运用级联同种光纤设计出全光多波长转换耦合器,使转换输出的各路信号光功率相等.建立了全光多波长转换设计方案的理论模型,给出了设计原理框图以及实现方法,并以1路泵浦信号光、4路连续探测光为例,通过OptiSystem软件进行了仿真,仿真结果表明:所设计的全光多波长转换耦合器能同时对4路探测光实现波长转换,转换输出的信号光码型和输入泵浦信号光码型基本一致;转换效率和消光比随着探测光波长的增大而增大,最大值分别为-34dB和36.68dB;Q因子随着探测光波长的增大而减少,最大值为128.29;在级联光纤之后,4路输出信号光峰值功率和消光比基本相等,Q因子整体数值相对于全光多波长转换后有所下降,最大值为89.5455,验证了该方案的可行性.     

新型全光逻辑与门的理论和实验研究

提出一种基于级联单端半导体光放大器（SOA）中交叉增益调制效应的新型全光逻辑与门， 建立了该方案的理论模型，数值模拟和实验实现了10Gb/s的全光逻辑与运算功能，分析了逻辑与运算结果与输入信号功率和消光比之间的关系，理论分析结果与实验结果相符合. 关键词： 半导体光放大器 交叉增益调制 全光逻辑与门     

基于同一结构实现全光逻辑“与门”和“或非门”的研究

提出了一种基于同一结构实现全光逻辑“与门”和“或非门”的新型方案，其理论基础是级联单端半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制效应.利用单端SOA的动态理论模型成功地模拟了输入信号光为20Gb/s固定格式非归零信号时，该方案分别得到逻辑“与”和逻辑“或非”两种不同的输出结果.最后进行了实验验证，模拟结果和实验结果基本相符. 关键词： 半导体光放大器 交叉增益调制 全光逻辑     

一种全光归零码到非归零码变换的新技术方案

报道了一种利用单只半导体光放大器和光滤波器实现全光归零码到非归零码变换的新技术方案.当探测（Probe）光和数据信号光同时输入到SOA时,基于SOA中的交叉增益调制和交叉相位调制现象,探测光光谱的后沿和前沿将分别产生红移和蓝移.通过调节光滤波器和探测光的中心波长之间的失调量,滤出光谱的特定部分,可以得到转换后的NRZ码光信号.这种新型的全光码型变换器具有结构简单、偏振不敏感、控制参量少和稳定性高的特点.分别采用仿真和实验的方式实现了20 Gbit/s光数据信号从RZ码到NRZ码的全光码型变换,并且仿真结果和实验结果相吻合.     

基于光子晶体光纤中双抽运四波混频效应的非归零到归零码型转换实验研究

提出并实验证实了利用色散平坦高非线性光子晶体光纤中双抽运四波混频效应实现非归零 (NRZ)到归零(RZ)码型转换的新方案, 将一束NRZ信号光与两束同步时钟脉冲光同时注入光子晶体光纤, 通过双抽运四波混频效应产生两个闲频光, 经过光学滤波后即可完成单到双全光NRZ-RZ码型转换. 与基于常规单抽运四波混频效应的码型转换方式相比, 本设计方案由于采用了双抽运四波混频效应, 因此具有双路组播信号波长可彼此独立选取的优点. 分析了码型转换器的波长调谐性及对输入光功率波动的容忍性, 得到转换信号的最优消光比和Q 因子分别为15 dB和5.4. 研究结果表明, 本方案既具有对比特率和调制格式透明的优点, 又避免了使用单抽运四波混频效应进行码型转换时两路组播信号波长相互制约的弊端, 且实现了全光波长转换和波长组播功能. 关键词： 码型转换 四波混频 双抽运 光子晶体光纤     

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.     

基于光纤中四波混频效应光逻辑门的信号同步提取与擦除

设计并演示了一种新型的光信号全光提取与擦除方案。将两个时域上同步,强度反相的矩形光脉冲作为控制信号,通过光纤中四波混频效应所形成的逻辑门(与门和非门),可以对一段时隙上的光数据进行同步的提取和擦除。对10Gb/s非归零信号的仿真和实验验证了方案的可行性。方案可在更高速率的系统下工作,并对波长和码型透明。     

基于交叉相位调制效应的硅基全光Fredkin门

虽然传统的Fredkin门可以很好地实现相应的逻辑功能,但是其消光比和串扰还有待进一步改善。鉴于此,本文提出并设计一种基于交叉相位调制效应的硅基全光Fredkin门,该全光可逆逻辑门由两个2×2的定向耦合器、一个2×1的定向耦合器、一个1×2的定向耦合器以及两个相移臂构成。利用泵浦光与信号光在相移臂中引发的交叉相位调制效应,可以改变上、下相移臂中信号光的相位差,从而在所设计器件的不同端口处输出不同幅度的光波,继而实现Fredkin门的逻辑功能。与此同时,利用MATLAB并融入分步傅里叶法对所设计的硅基全光Fredkin门进行仿真分析。仿真结果表明,器件的最差消光比可达48.46 dB。     

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     

利用单支半导体光放大器和光带通滤波器实现40Gbps归零码到非归零码的全光转换(英文)

为了解决全光码型转换中结构复杂和速率限制的问题,提出了应用于全光网络,利用半导体光放大器的非线性效应和光带通滤波器滤出特定光谱成分来实现全归零码到非归零码的全光转换方案.基于超快半导体光放大器模型,进行了40Gbps归零码到非归零码全光转换的仿真与实验验证.实验结果表明:40Gbps归零码到非归零码全光转换的功率损耗约为2dB,与仿真结果高度吻合,验证了该方案的可行性与有效性.     

10 Gb/s全光3R再生的研究

报道了对10Gb／s恶化数据信号的全光3R(再放大、再定时、再整形)再生的实验研究。针对利用基于半导体光放大器的注入锁模环形激光器进行时钟恢复时的码型效应问题,提出了利用梳状滤波器对信号进行预处理。利用这个技术极大的减小了由于码型效应造成的时钟信号的幅度和时间抖动,从恶化的数据信号中恢复出无码型效应的高质量光时钟脉冲。信号整形的关键是光判决门,性能良好的判决门可以进一步提高信号的消光比、减小抖动。研究了基于电吸收调制器的信号再整形。利用上述器件构成的3R再生器,实现了10Gb／s恶化信号的全光3R再生。     

微纳米级别的宽带低色散慢波光子晶体器件的新进展

微纳结构的慢光技术是构建下一代芯片级光互连和光网络的重中之重,未来芯片上光子技术取代电子技术的核心是以慢光技术为代表的光缓存、光逻辑门、全光信号处理、光网络和光子集成电路。然而当前慢光技术带宽很窄,色散严重,这些关键难题阻碍了慢光器件的实际应用。全世界各大科研机构和Intel、IBM等大公司目前都致力于突破这一瓶颈,以加速光子计算时代的到来。     

基于掺锡As2S8条波导的全光逻辑门研究

实验研究了掺锡As2S8条波导的光阻断效应,提出一种新型的基于掺锡As2S8波导的全光逻辑门方案,并试制了掺锡As2S8条波导全光逻辑门,实验结果显示该逻辑门具有良好的波形特性,表明该材料适合做全光逻辑门,具有一定的应用潜力.     

非线性光纤环：3.掺饵光纤双稳态数字光信号放大器

讨论了各种掺饵光纤双稳全光信号放大器的原理和特性，计算了它们在恒定光偏置和脉冲光偏置下的光增益及其随器件参数的变化，给出了器件的设计原则。     

40 Gb/s信号全光3R再生实验

提出一种新型40 Gb/s全光3R再生器方案。采用高精细度法布里-珀罗滤波器进行时钟提取。时钟提取前,通过高稳定光源对输入信号光波长变换实现信号光波长和法布里-珀罗滤波器梳状窗口对准;时钟提取后,接半导体光放大器(SOA)进一步消除时钟信号噪声。全光判决中,采用双半导体光放大器串联增大非线性性能,提高了判决门的响应速度。判决输出接窄带滤波器去除脉冲啁啾拖尾,减小码型效应。实验中,恶化40 Gb/s光脉冲信号通过全光3R再生器可以得到再生脉冲。输入恶化信号时间抖动大于5 ps,脉冲宽度大于16 ps,再生得到的信号时间抖动小于1.5 ps。再生信号相对于输入信噪比改善14 dB。连续稳定工作记录大于15 h。通过实验验证,这种全光3R再生器方案成功地实现了40 Gb/s信号的再生。     

基于半导体光纤环形腔激光器的新型全光AND门和NOR门

提出了一种新型的基于半导体光纤环形腔激光器(SFRL)中同时发生的四波混频效应和交叉增益调制效应同时实现全光AND门和NOR门方案，并建立了这种全光逻辑门完整的宽带理论模型.通过数值模拟的方法，研究了输入信号光峰值功率及SFRL中两个耦合器的耦合比对这种全光逻辑门输出特性的影响. 关键词： 半导体光纤环形腔激光器 全光逻辑门 四波混频 交叉增益调制     

光致异构全光逻辑门理论与实验研究

基于双光抽运探测模型，利用偶氮苯聚合物光致异构和光致双折射效应，建立了全光逻辑门的理论分析模型，提出了一种新颖的全光逻辑门设计方案.该方案基于输入抽运光和信号光的强度或偏振态，设计了“与”门、“或”门、“异或”门和“异或非”门等基本功能的全光逻辑门.以掺杂分散红1(DR1)的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜为样品进行实验，得到了比较好的逻辑门运算实验结果，与理论分析相符合.