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.     

基于单个半导体光放大器的高速多功能逻辑门

采用半导体光放大器(SOA)中的非线性效应可以实现多种多样的高速全光信号处理. 利用SOA的非线性效应(包括四波混频、交叉增益调制、瞬态交叉相位调制等)实现了多种功能的逻辑运算,包括“与”、“或非”、“同或”、“或”和“非”. 由于SOA用于全光信号处理的调制速率受到增益恢复时间较慢的限制而无法实现高速的信号处理,在SOA后面级联一个带宽为0.32nm的失谐滤波器可以提高SOA的工作速率,仅用一个SOA实现了40Gbit/s的多功能逻辑门. 关键词： 半导体光放大器 全光逻辑门 瞬态交叉相位调制     

基于半导体光放大器结合延迟干涉仪的全光波长转换

研究了基于半导体光放大器(SOA)结合延迟干涉仪(DI)结构的伞光波长转换.分析了SOA-DI结构的工作原理和DI参数的作用,进行了10 Gb/s和40 Gb/s归零码全光波长转换实验研究.实验结果表明,基于SOA中交叉增益调制(XGM)效应实现的波长转换为反相转换,输出信号消光比较低.当工作速率较高时波长转换信号质量明显恶化.而SOA-DI结构可实现同相波长转换并可改善波长转换信号的消光比,从而改善单个SOA实现波长转换的性能并提高系统的工作速率,该结构还具有结构简单、可光子集成等优点.     

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.     

基于半导体光放大器的通带与阻带相互切换的全光微波滤波器

为了满足光纤射频链路和相位阵列人线应用要求,提出并实验验证了基于半导体光放大器(SOA)的全光微波滤波器,该结构利用SOA的放大自发辐射的交义增益调制(XGM)原理,可以实现通带和阻带的相互切换.它是基于由SOA和可调谐窄带光学滤波器构成的光纤延时环,利用SOA的放大自发辐射谱的交义增益调制产生负系数.当可调谐窄带光学滤波器的中心波长对准激光器的波长时,可获得一个高Q的带通滤波器频率响应;当可调谐窄带光学滤波器的中心波长偏离激光器波长一定量时,可获得陷波宽度较窄和通带相对较平的陷波滤波器频率响应.此结构通过调节可调谐窄带滤波器的中心波长可实现高Q与通带相对较平的陷波频率响应的切换.     

基于半导体光放大器交叉偏振调制的波长转换理论研究

在半导体光放大器中,采用由张应变引起的自身双折射理论模型对交叉偏振调制型全光波长转换器的波长转换特性进行了数值研究,并对数值结果与相关实验进行了对比。结果表明:通过调节系统参量,可以实现同相或反相波长转换;同相和反相波长转换时输出的信号啁啾、消光比和眼图具有不同特性;随着数据传输速率的增加,输出信号的眼图张开度减小,啁啾变大。     

SOA动态增益特性的理论和实验研究

提出了SOA有效增益恢复时间的概念，同时推导了有效增益恢复时间的解析表达式.针对SOA在交叉增益调制型波长转换方面的应用，从理论上分析了注入电流、探测光功率、有源区长度对增益恢复时间的影响，实验测量了不同条件下SOA的增益恢复时间，实验结果与理论计算结果相符合. 关键词： 半导体光放大器 增益恢复时间 全光波长转换器     

基于单端耦合SOA的波长转换器啁啾特性分析

提出了一种基于单端半导体光放大器（SOA）的交叉增益调制型（XGM）全光波长转换器结构, 并针对这种结构建立了动态理论模型, 以这个模型为基础分析了泵浦光功率、探测光功率、输出消光比、输入消光比对转换后信号啁啾的影响. 结果表明利用这种结构的波长转换器实现波长转换, 在提高输出消光比的同时也降低了转换光的啁啾, 较传统的波长转换器是一种改进.     

基于半导体光放大器和光学滤波器的同相波长转换理论研究

采用半导体光放大器(SOA)级联滤波器的方案可以实现高速全光波长转换,其中,滤波器实质上是对SOA输出信号的光谱进行优化操作.文中利用带通滤波器(BPF)和延时干涉仪(DI)组成的光谱优化器,不仅实现了80Gbit/s同相波长转换,而且基于遗传算法设计光谱优化器的参数,极大地提高了输出信号的质量.同时,也从理论上分析了SOA中超快带内效应对信号光谱的影响以及光谱优化器中BPF和DI的消光比对输出信号质量的影响.     

基于半导体光放大器的环路型全光缓存器中功率均衡的新方法

全光缓存器能够在光域内对数据包进行存储而不需经过光电光的变换,成为全光网的重要组成部分,其性能的优劣将直接影响到网络的丢包率等。但在半导体光放大器中交叉增益调制和交叉相位调制效应并存,导致基于半导体光放大器的环路型全光缓存器中缓存后输出的数据包与未缓存数据包的输出功率间存在不均衡,使得网络误码率增加。在详细分析全光缓存器工作原理的基础上,利用半导体光放大器中交叉增益调制和交叉相位调制并存的现象,巧妙地提出了将控制脉冲反相并配合电可调衰减器的新方法。该方法简单易行,有效解决了此类全光缓存器中数据包输出功率不均衡的难题,缓存器性能得到了极大改善。此方法适用于所有基于半导体光放大器的环路型全光缓存器。     

Semiconductor-Optical-Amplifier-Based Inverted and Non-Inverted Wavelength Conversion at 40 Gb/s Using a Detuning Optical Bandpass Filter

We experimentally demonstrate 40Gb/s semiconductor-optical-amplifier-based tunable wavelength conversion （WC） using a detuning optical bandpass filter. Both inverted and non-inverted WCs are obtained by shifting the filter central wavelength with respect to the probe wavelength. When the filter is red shifted by 0.4nm or blue shifted by 0.3nm, the WC is non-inverted. However, when the filter is blue shifted by 0.1 nm, the WC is inverted. It is experimentally demonstrated that the WC has a tunable range covering the C-band.     

Theoretical Study of SOA-Based Wavelength Conversion with NRZ and RZ Format at 40 Gb/s

We theoretically discuss 40 Gb/s semiconductor optical amplifier （SOA）-based wavelength conversion （WC） using a detuning optical bandpass Jilter based on ultrafast dynamic characteristics of SOA. Both the inverted and noninverted WCs are obtained by shifting the filter central wavelength with respect to the probe wavelength when input data signal is in return-to-zero （RZ） format. However, we can obtain format conversion from nonreturn- to-zero （NRZ） to pseudo-return-to-zero （PRZ） and inverted WC when the input signal is in NRZ format.     

Experimental study of SOA-based NRZ-to-PRZ conversion and distortion elimination of amplified NRZ signal using spectral filtering

We experimentally study both reshaping of nonreturn-to-zero (NRZ) signal and NRZ to pseudoreturn-to-zero (PRZ) format conversion based on self-phase modulation of a semiconductor optical amplifier (SOA) and detuning an optical bandpass filter (OBF). When an OBF with 1 nm bandwidth is blue shifted by 0.8 nm, the distortion of the amplified NRZ signal at 10 Gbit/s is shown to be eliminated completely. When an OBF with 0.32 nm bandwidth is red shifted by 0.42 nm from the carrier frequency, NRZ-to-PRZ conversion at 10 Gbit/s is obtained. A holding beam is used to suppress the SOA noise and improve the output extinction ratio (ER). The output ER of both the reshaped NRZ and the converted PRZ is larger than 10 dB when the signal wavelength is longer than 1540 nm, and an input power dynamic range from −7 dBm to 2 dBm is obtained at a signal wavelength of 1563.6 nm. The average power of the reshaped NRZ signal is about 3 dBm at an input power dynamic range of 13 dB. The amplitude fluctuation of the converted PRZ signal is around 1.6 dB.     

基于半导体光放大器交叉偏振调制效应实现正、反相波长变换

利用琼斯矩阵，对基于半导体光放大器中的交叉偏振调制效应实现全光波长变换进行了理论分析.结果表明，利用这种机制可以实现同相与反相波长变换.在实验上同时实现了10Gb/s归零信号的正相与反相波长变换，输出消光比分别达到了6.9 dB和8.1 dB.     

Towards 640 Gbit/s wavelength conversion based on nonlinear polarization rotation in a semiconductor optical amplifier

Taking into account ultra-fast carrier dynamics, this paper models 640 Gbit/s wavelength conversion scheme based on nonlinear polarization rotation （NPR） in a single semiconductor optical amplifier （SOA） and investigates the performance of this kind of wavelength conversion scheme in detail. In this model, two carrier temperature equations are introduced to substitute two energy density equations, which reduce the complexity of calculation in comparison with the previous model. The temporary gain and phase shift dynamics induced by ultra-short optical pulses are numerically simulated and the simulated results are qualitatively in good agreement with reported experimental results. Simulated results show that non-inverted and inverted 640 Gbit/s wavelength conversions based on NPR are achieved with clear open eye diagrams. To further investigate the performance of the non-inverted wavelength conversion scheme, the dependence of output extinction ratio （ER） on some key parameters used in simulation is illustrated. Furthermore, simulated analyses show that high performance non-inverted wavelength conversion based on NPR can be achieved by using a red-shifted filtering scheme.     

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。     

Performance improvement of 10-Gb/s XGM wavelength conversion by using polarization control structure

By utilizing the cross polarization modulation effect in semiconductor optical amplifier(SOA), the extinc tion ratio of cross gain modulation(XGM)wavelength conversion was enhanced, the pattern effect was significantly reduced,and the power penalty of wavelength conversion was reduced by 5 dB simultane-ously. Furthermore, by adjusting the settings of polarization controllers, both inverted and non-inverted wavelength conversion can be achieved right in the same wavelength converter.