基于遗传算法的少模光纤放大器增益均衡

根据少模掺铒光纤放大器的放大理论,对四模式复用信号和五模式复用信号进行增益仿真研究.通过遗传算法分别优化三层掺铒的四模式群组少模光纤放大器和四层掺铒的五模式群组少模光纤放大器.仿真优化的结果表明,利用980 nm的两模式复用泵浦并以芯层泵浦前向抽运的方式对1550 nm四模式复用信号进行放大,得到的信号各模式的平均增益...     

高速DP-QPSK模分复用信号在少模掺铒光纤放大器中的传输实验

模分复用(MDM)与高速光传送网(OTN)相结合,能缓解日益增长的带宽需求压力和降低已有相干通信设备的使用成本。搭建了100 Gbit/s双偏振正交相移键控(DP-QPSK)MDM信号放大传输系统,主要包括MDM信号收发单元和少模掺铒光纤放大器(FM-EDFA),其中FM-EDFA采用少模隔离型波分复用器(FM-IWDM)构建。三模(LP₀₁、LP_11a和LP_11b)放大传输实验表明,相对于无FM-EDFA的MDM系统,各信道的接收机灵敏度(以10^-2误码率为参考)分别劣化0.55 dB、1.47 dB和0.99 dB。研究了两模(LP₀₁和LP_11b)放大情形下模式增益差(DMG)对信道灵敏度均衡性的影响,结果显示两者无明显的依赖关系。所得结论可为双偏振(DP)信号的MDM放大传输研究提供参考。     

高速IM-DD模分复用通信系统中基于神经网络的MIMO均衡技术

在低成本的强度调制-直接检测(IM-DD)光通信场景中引入基于神经网络(NN)的多输入多输出(MIMO)均衡技术,使用两个筒并的LP11模式,成功演示了通过1000 m少模光纤(FMF)的高速模分复用(MDM)传输实验.借助基于NN的非线性MIMO均衡器,在没有光学放大器的情况下,实现基于30 G带宽光学器件下的2×1...     

低差分模式时延少模光纤的有限元分析及设计

针对少模光纤展开研究, 利用Comsol软件计算其模场分布、有效折射率, 进而分析光纤的差分模式时延. 通过分析不同结构参量对模式数量和差分模式时延的影响, 设计出了两种低差分模式时延的少模光纤, 即带有外下陷的渐变式光纤和多阶少模光纤. 波长在1530–1570 nm 范围内, 带有外下陷的渐变式光纤支持四模传输, LP₁₁, LP₂₁, LP₀₂模式的差分模式时延的绝对值小于0.015 ps·m^-1; 多阶少模光纤支持两模传输, LP₁₁的差分模式时延低于0.185 ps·m^-1. 两种少模光纤均具有良好的差分模式时延特性, 适于在模分复用技术中应用.     

基于MIMO神经网络均衡的16QAM模分-波分复用相干传输系统

提出了一种基于神经网络的多输入多输出（MIMO）均衡器,并在大容量模分-波分复用通信系统中进行了实验验证。该系统基于6模掺铒光纤放大器实现了16通道波分复用双极化48 Gbaud 16阶正交振幅调制（16QAM）,在LP01、LP02、LP11a、LP11b、LP21a、LP21b六种模式上传输了100 km少模光纤（FMF）。为降低非线性的影响,在接收端数字信号处理中,采用基于多标签技术的MIMO神经网络均衡器,能够显著提升系统性能。实验结果表明,经100 km的FMF传输,MIMO神经网络均衡器的强大性能使得系统的比特误码率能满足15%软判决前项纠错阈值要求。     

面向模分复用的偏振保持领结型椭圆芯少模光纤的设计

提出了一种弱耦合领结型椭圆芯应力保偏少模光纤(PM-FMF),通过使用高折射率纤芯,所提出的光纤可在1505～1585 nm波段下,支持32个独立的本征模式。椭圆纤芯和领结型应力区的引入,有效地分离了相邻的本征模式。采用有限元法对领结型椭圆芯应力PM-FMF的纤芯及领结型应力区的结构参数进行优化。评估了光纤参数对模式数量、模式间的最小有效折射率差、模态双折射、应力双折射以及弯曲损耗的影响。此外还分析了该光纤的带宽性能,包括模式间的有效折射率、有效折射率差、差分模式时延(DMD)。经数据分析,在1505～1585 nm波段下,该光纤支持的32个本征模式是完全分离的,相邻模式之间的最小有效折射率差大于1.295×10?4。所提出的弱耦合保偏少模光纤能够提高传输容量,在本征模式复用传输中具有潜在的应用前景。     

低差分模式群时延少模光纤的变分法分析及优化

基于少模光纤的模分复用技术可使传输容量增加数倍,是目前光纤通信系统的研究热点.当复用模式数量较多时,模式之间的串扰可在接收端采用多输入多输出数字信号处理算法解决.差分模式群时延(DMGD,DMGD)越大,算法复杂度越高,为了降低接收机的复杂度需要使用低DMGD的少模光纤.本文提出了使用变分法分析任意芯层折射率高于包层的少模光纤,推导出了这类光纤中基模的模斑尺寸、各个模式归一化传播常数、相对于基模的DMGD的解析表达式,以及它们与归一化频率和光纤制造参数的关系.在此基础上,以梯度型少模光纤为研究对象,优化了光纤参数,得到能够传输前6个LP模,在C和L波段|τ_DMGD|<15 ps/km的少模光纤的优化参数为:最大芯层折射率与包层折射率之差n₁-n₂=0.01,纤芯半径a=14μm,折射率分布指数α=1.975.最后讨论了光纤制造误差对DMGD的影响.     

空分复用光纤研究综述

在多媒体和数据应用程序快速扩展和驱动骨干网带宽需求量迅速增长的网络背景下,时分、波分、偏分复用技术与多级调制方式结合,使得大容量传输系统中单模光纤容量快速接近香农理论极限。空分复用(SDM)技术可以突破该限制,为未来光纤容量增长提供新的解决方案。通过讨论多芯光纤、少模/多模光纤和少模多芯光纤三种SDM技术方案,详细介绍了SDM光纤的研究进展及研究方法,同时对三种光纤方案进行对比,阐明了各种方案的优劣性。     

低差分模时延4-LP少模光纤设计

设计了一种基于密集空气孔辅助的低差分模时延4-LP少模光纤结构,利用COMSOL软件仿真分析了不同结构参数对差分模时延的影响.仿真结果表明,各个模式的差分模时延在C+L波段均小于40 ps/km,因此所提低差分模时延少模光纤结构能够改善系统性能,降低接收端接收机的复杂度和功耗.     

Intra-group principal modes in graded-index multimode fibers used for mode group division multiplexing transmission

By considering very strong intra-group mixing while neglecting inter-group mixing in mode group division multiplexing (MGDM) transmission, we theoretically introduce and describe the physical model of intra-group principal modes (IGPMs) in graded-index (GI) multimode fibers (MMFs), from the view of fiber transmission matrices for both cases of one- and dual-polarization. Proof-of-concept numerical calculations for an exemplary mode-group-channel with the two lowest-order degenerate mode groups (namely the three lowest-order fiber eigenmodes) show that IGPMs can exhibit potential possibilities of the MGDM channel with minimal mode mixing/dispersion-induced signal distortion over a GI MMF.     

基于粗时分复用技术的光纤光栅传感系统研究

充分利用光纤光栅传感网络的频域和时域资源,综合考虑了光栅传感环境特点、传感点铺设和维护等因素,提出了一种新型的基于粗时分复用的TDM/WDM光纤传感网络设计方案。先按时分复用方式将光纤传感环境划分成不同时延的传感域,再将域内传感点按波分复用方式进行波分复用,并结合网络拓扑结构分析了网络中的影响测量结果的主要因素。方案引入了传感域和时延容差概念,可以放宽对传感点精确位置的要求,可对传感网进行分域管理,便于替换死亡的传感器,更加方便、简洁地实现大容量光纤光栅传感系统,可依据器件具体情况灵活分配传感域内域外的传感器复用数,使每个传感单元的传感成本显著降低。     

A new synchronization scheme based on time division multiplexing and wavelength division multiplexing technology for practical quantum key distribution system

Three clock synchronization schemes for a quantum key distribution system are compared experimentally through the outdoor fibre and the interaction physical model of the the clock signal and the the quantum signal in the quantum key distribution system is analysed to propose a new synchronization scheme based on time division multiplexing and wavelength division multiplexing technology to reduce quantum bits error rates under some transmission rate conditions.The proposed synchronization scheme can not only completely eliminate noise photons from the bright background light of the the clock signal,but also suppress the fibre nonlinear crosstalk.     

偏分复用系统中偏振模色散补偿与偏分解复用一体化方案

本文建立了偏分复用系统中偏振模色散与信号偏振态变化引起信道串扰的数学模型, 分析了偏振模色散对偏分复用信道射频功率的影响, 并提出了适用于偏分复用系统的光域偏振模色散补偿与偏分解复用同时进行的方案: 用信道的射频功率作为反馈控制信号, 监测链路中偏振模色散和偏振态变化引起的信道串扰的大小, 用改进的粒子群优化算法对偏振控制器进行自适应控制, 同时完成偏振模色散补偿与偏分解复用. 在112 Gb/s偏分复用-差分正交相移键控(PDM-DQPSK)传输系统中仿真验证了该方案的有效性. 结果表明该方案可以使112 Gb/s-PDM-DQPSK传输系统完成自适应偏分解复用的同时, 在1 dB的光信噪比代价下, 使系统对偏振模色散的容忍度提高20 ps. 关键词： 偏分复用系统 信道串扰 偏振模色散 偏分解复用     

具有四模式的低串扰及大群时延多芯微结构光纤的设计

针对光纤空分复用及模分复用传输系统中大容量和耦合串扰问题, 本文提出了一种具有四模式特性低串扰及大群时延的大容量多芯微结构光纤, 通过有限元法计算该光纤电磁场分布进而对其他参数进行分析. 结果表明: 合理的选定光纤结构参数, 可使得该光纤在C+L波段内同时实现19芯的LP₀₁, LP₁₁, LP₂₁, LP₀₂四个偏振模式的传输. 同时, 利用空气孔对电磁场较好的隔离作用来优化芯间串扰并得到较大的模式差分群时延及较为平坦的色散. 此外, 这种结构的光纤制作简单, 在短距离大容量的信息传递系统中具有重要应用.     

Performance analysis for an all-optical wavelength converter using four-wave mixing (FWM) in a single mode fiber

An analytical approach is presented to determine the performance of a tunable wavelength converter based on four wave mixing (FWM) in a single mode fiber (SMF) with two pump lasers. The analysis is carried out for an intensity modulated (IM) signal taking into considerations the effects of spectral broadening due to FWM and laser phase noise. The results evaluated at a bit rate of 10 Gb/s show that the signal power is substantially higher at lower values of wavelength separation. For example, for input powers of 10 mW each, wavelength separation of 4 nm between the pump-2 and the input signal, the output converted power is found to be –10 dBm corresponding to wavelength separation of 2 nm between pump-1 and converter signal. The corresponding crosstalk power is found to be –25 dBm at a channel separation of 3 times bit rate.     

Experimental realization of a novel dispersion- compensating optical fiber amplifier for simultaneous compensation of positive dispersion and losses

Erbium-doped dispersion-compensating optical fiber (EDCF) has been theoretically simulated and experimentally fabricated using Modified Chemical Vapor Deposition (MCVD) for optimum operation at 5.0km. It is optimized for both gain as well as negative dispersion. The erbium has been doped into the cladding region while the core of the optical fiber is chosen to be narrow so as to have a high negative dispersion. Measured gain of 3.1 dB at 200 m using 100 mW pumping power (980 nm wavelength) at 1550 nm has been obtained and the gain of 32 dB at 5.0 km using same pumping scheme has been predicted. The chromatic dispersion of this EDCF has been also measured to be –43.5 ps/km-nm at 1550 nm and thus, providing the dispersion of –217.5 ps/nm at 5 km. The bend-induced losses are found to be negligible. We are the first to report the experimental realization of EDCF.     

Multimode optical fiber demultiplexer-star coupler using a single gradient-index-rod lens and a multi-facet grating

An optical fiber multi-function device consisting of a single gradient-index-rod lens and a multi-facet blazed reflection grating is proposed to simultaneously realize functions of wavelength demultiplexing and optical signal distribution in a multimode optical fiber transmission system. We analyzed the demultiplexing characteristics and the tolerance of optical components using the ray trace method. This device can realize not only low loss optical signal distribution but also offers improved demultiplexing characteristics in comparison with the previously proposed demultiplexer-multiposition switch. The following characteristics are expected from the design using commercially available optical components: a working band of 0.64–0.88 μm, channel separation of 34–36 nm, 3 dB bandwidth of 27–28 nm, channel cross-talk of less than - 40 dB and minimum excess insertion loss of 0.9–2.1 dB.     

偏振模色散补偿中偏振度与差分群延时关系的理论分析和实验

偏振模色散是高速光纤通信系统的主要问题之一。在用偏振度作为反馈信号的动态偏振模色散补偿系统中，偏振度与差分群延时的关系对于准确快速的动态偏振模色散补偿很重要。推导出了准单色光波情况下任意波形和高斯脉冲的偏振度的数学表达式，理论分析了高斯脉冲情况下分光比、脉冲宽度和连续脉冲个数分别对偏振度与差分群延时关系的影响，并用10Gbit／s归零／不归零伪随机码序列进行了实验，实验证明了理论推导和理论分析的正确性。实验还表明偏振度的大小与脉冲啁啾和光纤色散无关，从而肯定了将实际光脉冲化简为准单色光波分析的可行性。