基于高非线性光纤中四波混频饱和效应的NRZ-DPSK和RZ-DPSK信号幅度再生实验(英文)

利用高非线性光纤中的四波混频饱和效应,实验展示了42.8Gbit/s非归零差分相移键控(NRZ-DPSK)信号和归零差分相移键控(RZ-DPSK)信号的全光幅度再生.测量了NRZ-DPSK信号和RZ-DPSK信号经过高非线性光纤的功率传递曲线.在平均输入功率均为16dBm的条件下,对两种调制格式的再生性能进行了比较.实验结果显示RZ-DPSK信号具有更好的幅度再生性能.     

简并四波混频信号的饱和效应

本文由光学Bloch方程和密度矩阵方程出发,研究了二能级系统共振型简并四波混频(DFWM)的饱和效应,给出了DFWM信号强度与泵浦光强度的函数关系.饱和泵浦光强的大小取决于纵向弛豫时间T1和横向弛豫时T2.对理论结果与相应实验进行了比较,表明二者符合得很好.     

基于光纤四波混频波长转换和色散的慢光实验研究

对基于光纤四波混频（FWM）波长转换和色散的慢光实现进行了详细和系统的实验研究.首先,实验测定了高非线性光纤中FWM带宽约为40 nm,从而确定了慢光的可调谐带宽;接着,在普通单模光纤和色散补偿光纤（DCF）中针对500 MHz正弦信号和100 ps短脉冲信号分别实现了34和198 ns的脉冲延迟,在DCF中还实现了209 ns的脉冲提前.讨论了增大延迟量的方法,指出随着宽带FWM波长转换的实现和大色散光纤的应用有望获得微秒量级的大延迟量,从而为高性能光纤延迟线和全光缓存器等应用提供支持. 关键词： 慢光 四波混频 色散     

高非线性光纤中四波混频的磁控机理研究

将磁光效应和光纤非线性效应作为微扰,采用导波光耦合理论分析了高非线性光纤中导波光发生磁光四波混频的机理;实验测试了磁场对四波混频偏振依赖性的影响,理论分析与实验结果符合.研究表明,当输入的探测光和抽运光为相互正交的线偏振光时,四波混频的磁控效果最为明显,输出的闲频光功率随磁光耦合系数振荡变化,施加适当的外加磁场可使四波混频效率得到进一步提高.选择适当费尔德常数的光纤材料,利用磁光效应对四波混频偏振依赖性的影响,可实现不同范围的磁场测量.     

基于四波混频的光纤非线性系数测量方法

为解决四波混频法测量光纤非线性系数未考虑泵浦消耗而导致结果不准确的问题,提出了一种在简并四波混频情况下测量非线性系数的方法.根据光纤中简并的四波混频理论,推导出了考虑泵浦消耗和光纤损耗的椭圆方程.通过设定数值计算所需的各个参量并利用简单的数学方法分析了计入泵浦消耗、光纤损耗的必要性,得到被测光纤的非线性系数,与Optisystem的仿真结果一致.研究表明,这种改进的测量方法不但适用于小信号情形下的四波混频过程,还可以应用于出现参量饱和现象的场合,为进一步设计光纤2R再生器件提供了重要依据.     

基于四波混频的光纤非线性系数测量方法

为解决四波混频法测量光纤非线性系数未考虑泵浦消耗而导致结果不准确的问题,提出了一种在简并四波混频情况下测量非线性系数的方法.根据光纤中简并的四波混频理论,推导出了考虑泵浦消耗和光纤损耗的椭圆方程.通过设定数值计算所需的各个参量并利用简单的数学方法分析了计入泵浦消耗、光纤损耗的必要性,得到被测光纤的非线性系数,与Optisystem的仿真结果一致.研究表明,这种改进的测量方法不但适用于小信号情形下的四波混频过程,还可以应用于出现参量饱和现象的场合,为进一步设计光纤2R再生器件提供了重要依据.     

基于光纤四波混频效应的新型组播方法

组播是波长路由光通信网络中的一项重要功能.提出并实验实现了基于高非线性光纤四波混频效应的全光组播方法,将一束载有数据的输入信号光和一束抽运光一起入射到一段高非线性光纤中,通过两个简并四波混频过程产生了两个携带该数据信息的闲频光,从而实现了单一信号的两信道组播,同时抽运光也会受到数据信息的调制.该方法的优点在于组播的实现只需要单一的抽运光源,而不需要再提供其他输入光,结构简单,组播光信号功率均匀、波长可调,并且具有进一步增加组播信道的能力. 关键词： 组播 四波混频 高非线性光纤     

光纤四波混频多波长时钟信号整形

将两路时钟信号作为泵浦光,与连续探测光一同耦合进高非线性光纤中,四波混频产生的两路闲频光作为整形后的时钟信号,并通过控制两路时钟信号之间的相对时间延迟来减小光纤四波混频干扰。研究了整形前时钟信号占空比的变化与整形后时钟质量的关系以及最佳占空比下输入时钟信号和输出时钟信号的相对幅度抖动的关系,发现在占空比由小到大变化的过程中,整形后时钟信号的质量总体上先变好后变坏;在最佳占空比0.14下,两路时钟信号的相对幅度抖动由原来的13.934 9%和13.958 6%下降到2.03%和2.12%,表明了该方案的可行性。     

光纤四波混频多波长时钟信号整形

将两路时钟信号作为泵浦光,与连续探测光一同耦合进高非线性光纤中,四波混频产生的两路闲频光作为整形后的时钟信号,并通过控制两路时钟信号之间的相对时间延迟来减小光纤四波混频干扰。研究了整形前时钟信号占空比的变化与整形后时钟质量的关系以及最佳占空比下输入时钟信号和输出时钟信号的相对幅度抖动的关系,发现在占空比由小到大变化的过程中,整形后时钟信号的质量总体上先变好后变坏;在最佳占空比0.14下,两路时钟信号的相对幅度抖动由原来的13.934 9%和13.958 6%下降到2.03%和2.12%,表明了该方案的可行性。     

时隙交织信道的四波混频均衡再生

给出了适用于多波长再生的数据抽运简并四波混频(FWM)耦合模方程组,提出了时隙交织波长信道再生的准相位匹配均衡方法。从优化设计简并FWM相位失配因子入手,针对实验室已有的光纤,实现了4个固定波长信道的均衡再生;通过设计光纤参数,在一定带宽范围内可实现任意4个波长的均衡再生。计算结果表明,再生输出信号的脉冲峰值功率、消光比(ER)和Q值之间的差异分别不超过0.25dB、0.42dB和1.5。     

基于光子晶体光纤四波混频效应的波长转换研究

研究了光子晶体光纤中的四波混频效应及其波长转换.采用长度为25 m的高非线性色散平坦光子晶体光纤,当泵浦功率为19.8 dBm时,得到100 nm的转换带宽和－20 dB的最大转换效率.实验结果表明,当信号功率低于四波混频阈值时,两路不同波长的信号同时输入产生的四波混频效应互不影响.     

基于高非线性微结构光纤的全光再生研究

提出了利用高非线性微结构光纤自相位调制效应进行全光再生的研究方案。分析了一组微结构光纤的色散和非线性特性。结果显示光纤的非线性系数与光纤结构有密切关系。通过减小有效模面积,可以提高光纤的非线性系数。采用一种高空气填充比的高非线性微结构光纤作为非线性介质,进行了基于自相位调制效应的全光再生研究。结果表明,由于微结构光纤的高非线性,采用较短的光纤长度就可以实现较好的再生效果。同时,输入微结构光纤的峰值功率、滤波器的参量选择对光再生的效果有重要的影响,它们必需满足一定要求,才能实现光再生。此外,对再生器的传输特性进行了研究。通过调整输入峰值功率和滤波器的参量,可以对不同宽度的光脉冲信号进行全光再生。     

光子晶体光纤四波混频光谱中相位匹配特性的研究

与传统光纤不同,光子晶体光纤可以具有多个零色散波长,在四波混频光谱中,具有更丰富的相位匹配特性。目前很多文献报道了光子晶体光纤非线性光学特性的实验结果,但对其产生机理及光谱的变化规律缺乏详细的理论分析。为此对光纤中四波混频原理进行了分析,给出了高增益的相位匹配条件。利用多极法计算了光子晶体光纤的非线性系数及色散特性。对具有多个零色散波长光子晶体光纤的相位失配特性进行了分析,得到了相位匹配波长随泵浦波长及泵浦功率的变化规律。给出了相位匹配曲线,分析了不同色散曲线的相位匹配波长特点,两个零色散波长光子晶体光纤,在四波混频光谱中将激发出四个新的波长。实验得到了两个零色散波长光子晶体光纤的四波混频光谱,与理论分析一致,验证了相位匹配理论的可靠性。多个零色散波长光纤,能产生丰富的相位匹配曲线,会出现更多的四波混频波长,可以有效的控制光孤子及超短脉冲的四波混频及共振散射产生的光谱特性。为光子晶体光纤中基于四波混频的波长变换及超连续谱的研究提供了理论指导。     

Amplitude Regenerative Characteristics of RZ-DPSK Wavelength Converter Based on Four-Wave Mixing in SOA

We investigate the phase-preserving amplitude regenerative characteristics of the return-to-zero （RZ） differential- phase-shift-keying （DPSK） wavelength conversion based on four-wave m/xing （FWM） in a semiconductor optical amplifier （SOA）. The Q-factor and the optical signal-to-noise ratio （OSNR） before and after conversion are experimentally obtained and analysed in different input noise power levels. In both the continuous-wave and synchronous clock pumping cases, we find that there is amplitude clamping in the FWM conversion due to the gain saturation of SOA, which can suppress the amplitude fluctuation of the converted DPSK signal before and after demodulation. We have achieved 2-dB Q penalty improvement in our experiment demonstration of lOGbit/s RZ-DPSK signal with OSNR lower than 19dB.     

基于半导体光放大器平行双抽运对OFDM光信号进行全光波长变换性能研究

研究了基于半导体光放大器平行双抽运对光正交频分复用信号进行全光波长变换的系统.信号光源经2Gb/s电信号直接调制后再和双抽运光耦合,经半导体光放大器后,由于四波混频效应而产生新的波长的信号光.实验结果显示,经半导体光放大器四波混频效应后,产生新的波长的信号光将携带OFDM信号且偏振不敏感,转换效率与双抽运光之间的波长间隔,抽运与信号光波长间距,信号光与泵浦光之间的偏振夹角等有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.     

基于半导体光放大器平行双抽运对OFDM光信号进行全光波长变换性能研究

研究了基于半导体光放大器平行双抽运对光正交频分复用信号进行全光波长变换的系统.信号光源经2Gb/s电信号直接调制后再和双抽运光耦合,经半导体光放大器后,由于四波混频效应而产生新的波长的信号光.实验结果显示,经半导体光放大器四波混频效应后,产生新的波长的信号光将携带OFDM信号且偏振不敏感,转换效率与双抽运光之间的波长间隔,抽运与信号光波长间距,信号光与泵浦光之间的偏振夹角等有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.