基于注入锁模激光器的40 Gb/s全光时钟提取

利用注入锁模光纤激光器进行时钟提取实验,成功地从40Gb／s伪随机码信号中提取出了40GHz时钟信号。实验中,在注入信号进入环形腔之前先通过一个马赫-曾德尔（M-z）干涉仪,提高了注入信号中时钟频谱分量的相对大小,从而有利于时钟信号的提取。首先从10Gb／s伪随机码信号中提取出波形很好的10GHz时钟信号,并在此基础上从复用后的40Gb／s伪随机码信号中提取出了40GHz时钟信号。     

10、20、40Gb/s速率下恶化信号的光时钟提取

报道了一种全部由10GHz带宽的元件构成的、用于时钟提取的双环注入锁模光纤激光器.这种装置集光电振荡器(OEO)与注入锁模光纤激光器的优点于一体,利用它不仅从恶化的数据信号中实现了10Gb/s的位时钟提取,在采用了光电振荡器的分频、锁模光纤激光器的有理谐波锁模以及F-P梳状滤波器的频率倍乘技术以后,还从20Gb/s和40Gb/s的恶化信号中提取出了位时钟.该方案的另一个优点是无码型效应.     

一种减少基于SOA的全光时钟提取码型效应的新方法

全光位时钟提取是3R全光再生的关键技术,本文针对利用基于半导体光放大器注入锁模激光器进行位时钟提取时的码型效应,提出一种利用非线性偏振旋转自稳幅效应减少码型效应的新方法,对40Gb/s的半导体光放大器注入锁模激光器位时钟提取,通过数值模拟计算证明,利用非线性偏振旋转可以有效地减少码型效应的影响.     

基于半导体光放大器的非归零信号时钟恢复

提出了一种基于半导体光放大器加窄带光纤光栅滤波器,将非归零信号转换为伪归零信号,再把伪归零信号注入到主动锁模环行腔激光器进行时钟提取的非归零信号时钟恢复方案.利用该方案实现了10 Gb/s伪随机非归零信号的全光时钟恢复,对工作原理和结果进行了分析和讨论.实验证明该方案具有结构简单,调整容易,输出波形好的特点.     

基于UNI开关的40 GHz注入锁模全光时钟提取实验

基于超快非线性干涉仪UNI开关具有超过40 Gbit/s的开关速度,提出一种在锁模环形腔内利用UNI开关进行时钟提取的新方案.按此方案进行实验,对40 Gbit/s伪随机信号进行时钟提取,得到了清晰稳定的时钟脉冲.与利用SOA的交叉增益调制注入锁模时钟提取方案相比,在此方案中注入到SOA的信号功率仅0.5 dBm,降低了7 dB左右,对SOA的运行更安全.     

基于光注入Fabry-Perot半导体激光器实现同步全光分路时钟提取与波长转换

提出了一种利用Fabry-Perot（FP）半导体激光器同步提取波长转换的分路光时钟的新方法,并对该方法进行了数值模拟和实验验证.光注入半导体激光器会产生非线性单周期振荡特性,利用交叉增益调制效应及对单周期振荡的微波锁频效应,可从光时分复用信号中提取出波长转换的分路光时钟.采用一个FP半导体激光器作为全光分路时钟提取及波长转换器,数值模拟实现了从波长为1555 nm、速率为2×20 Gb/s的光时分复用信号中提取出波长转换为1550 nm、重复频率为20 GHz的分路光时钟,实验完成了从波长为155024 nm、重复频率为1236 GHz光脉冲信号中提取出相位噪声为-105 dBc/Hz的波长为154591 nm、重复频率618 GHz的分频光时钟.此外还详细研究了注入光功率、波长失谐、FP激光器偏置电流及纵模选择对光时钟提取的影响,实验结果和数值模拟结果符合.该方法在光时分复用混合波分复用通信系统中实现全光解复用及波长路由有着重要的应用价值. 关键词： 波长转换 时钟提取 光注入 非线性动力学     

基于半导体激光器注入锁定的全光时钟提取

提出并分析验证了一种基于半导体激光器注入锁定实现的全光时钟提取方案。方案中,借助半导体激光器的注入锁定过程,可以将光归零(RZ)码信号中的载波和一个时钟分量依次锁定两个半导体激光器获得光场的锁相输出,通过输出分量的叠加,得到所需的同步时钟信号。实验中,采用两个分布反馈(DFB)型半导体激光器,成功地获得了10 Gb/s光RZ码信号的时钟信号。这一方案在注入功率的动态范围、可调谐性、信号波长稳定性要求等方面都表现出了很好的灵活性,并具有可集成潜力,是一种实用性很强的新方法。     

基于半导体激光器注入锁定的全光时钟提取EI北大核心CSCD

提出并分析验证了一种基于半导体激光器注入锁定实现的全光时钟提取方案。方案中,借助半导体激光器的注入锁定过程,可以将光归零(RZ)码信号中的载波和一个时钟分量依次锁定两个半导体激光器获得光场的锁相输出,通过输出分量的叠加,得到所需的同步时钟信号。实验中,采用两个分布反馈(DFB)型半导体激光器,成功地获得了10 Gb/s光RZ码信号的时钟信号。这一方案在注入功率的动态范围、可调谐性、信号波长稳定性要求等方面都表现出了很好的灵活性,并具有可集成潜力,是一种实用性很强的新方法。     

40 Gb/s信号的全光3R再生

研制出以注入锁模光纤激光器进行时钟恢复、电吸收调制器（EAM）作光判决门进行信号再整形的新型全光3R再生器,成功地运行于40Gb／s。理论和实验证明锁模环形激光器腔内放置的可调谐光滤波器的透射谱形状对时钟的脉宽有显著影响,超高斯透射谱的光滤波器利于获得窄时钟光脉冲,腔内放置这样的滤波器使恢复的时钟光脉冲谱宽达0．44nm、脉宽6ps、时间抖动小于1ps。最佳选择用作光判决的开关门的参量,改善了开关门的传输函数,使其接近阶跃函数,并使得开关窗宽度达到最佳。对于被剩余色散恶化的40Gb／s归零码信号进行了3R再牛,再生后达到了无误码。     

基于光电反馈环单元时钟提取与解复用的160Gb/s OTDM信号100km传输

提出了一种能够同时对高速光时分复用技术信号解复用与时钟提取的光电反馈环单元.在接收端,采用光电反馈环单元,信号单次通过即可同时完成160Gb/s到10Gb/s的解复用与时钟提取:两级电吸收调制器级联工作方式缩减了采样窗口宽度,满足了解复用小于6.25ps超窄采样窗口的要求;而闭合环路的锁相同步工作方式,使所提取的时钟信号抖动(JitterRMS)由2.4ps降至450fs.基于该结构,实验上成功实现了无误码的100km160Gb/s光时分复用技术传输及传输后无误码地解复用与时钟提取,功率代价小于3dB.     

基于光电反馈环单元时钟提取与解复用的160 Gb/s OTDM 信号100 km传输

提出了一种能够同时对高速光时分复用技术信号解复用与时钟提取的光电反馈环单元.在接收端,采用光电反馈环单元,信号单次通过即可同时完成160 Gb/s到10 Gb/s的解复用与时钟提取：两级电吸收调制器级联工作方式缩减了采样窗口宽度,满足了解复用小于6.25 ps超窄采样窗口的要求|而闭合环路的锁相同步工作方式,使所提取的时钟信号抖动（Jitter RMS）由2.4 ps降至450 fs.基于该结构,实验上成功实现了无误码的100 km 160 Gb/s光时分复用技术传输及传输后无误码地解复用与时钟提取,功率代价小于3 dB.     

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。     

非等幅OTDM信号的全光时钟提取

理论上推导了非等幅均匀复用的OTDM信号中时钟分量与各路脉冲幅度的关系式,并分别从频域和时域的角度给出了利用以半导体光放大器（SOA）作为调制器的锁模光纤激光器进行时钟提取的物理机制,对时钟提取的物理过程给出了形象解释.实验上通过利用锁模光纤激光器成功地从非等幅均匀复用的8×2.5 GHz OTDM信号中提取了2.5 GHz单路时钟和20 GHz群路时钟光脉冲.利用该方案提取的时钟脉冲稳定性好,对偏振态不敏感,是较理想的时钟源.此技术可用于高速OTDM信号的时钟提取.     

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。     

自启动的非归零/归零码和光电时钟信号发生器及码型转换

采用双波长注入一包含伪随机码发生器与相位调制器的光电振荡器可以同时得到非归零(NRZ)码,归零(RZ)码以及光,电时钟信号输出。该方案使用了光域耦合的双环路结构,在不增加有源器件的条件下实现边模抑制。相位调制器用于反馈调制并同时实现占空比可调的非归零码到归零码的转换。双波长的注入排除了编码信号在振荡器中引入的非时钟频率成分。实验给出了10 Gb/s工作速率下的结果,得到了抖动为637 fs的光信号输出。转换得到的归零码信号占空比约为33%。输出电时钟信号的相位噪声在频偏10 kHz处为-109 dBc/Hz,边模抑制比为58 dB。     

亚皮秒级时间分辨率的光取样示波器实验样机

利用自行开发的高稳定、低抖动和重复频率可调的“σ”型被动锁模光纤激光器作为高性能光学取样源,与待测的80 Gb/s光脉冲信号同时输入到100 m高非线性光纤中,通过四波混频效应实现了对被测光信号的全光采样。然后利用自行开发的数字信号处理与计算机图形显示软件,精确地重现了被测试的基于RZ码型的80 Gb/s光脉冲信号波形图。同时,还利用该光学取样示波器实验样机系统对重复频率为10 GHz、脉宽为1.8 ps的商用半导体主动锁模激光器的输出波形进行测量,所显示的脉冲宽度值为2.0 ps。这表明开发出的实验样机系统的时间分辨率优于900 fs。     

基于电吸收调制器的高速时钟信号的提取

对高速光时分复用系统中(2×10 Gb/s)基于电吸收调制器(EAM)的注入光电混合振荡器的时钟提取方法进行了实验验证. 实验证明,光电混合振荡器必须保证一定的增益才能提取出时钟,在此基础上,无论光电混合振荡器内或外的光功率的增加,将增加提取时钟的幅度,减小提取时钟的时间抖动.当偏置电压一定时,射频幅度增加,则电吸收调制器的窗口变窄,提取时钟幅度增大,抖动减小.     

基于SOA光纤环镜的NRZ信号时钟分量提取的数值模拟

采用半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier, SOA)的分段模型,对基于SOA光纤环镜的非归零 (Non-Return-to-Zero, NRZ)信号时钟分量提取进行了数值模拟.SOA光纤环镜可以将NRZ信号转化为包含其时钟分量的伪归零(Pseudo-Return-to-Zero, PRZ)信号给出了2.5Gb/s下的模拟计算结果,并与实验结果进行了比较,进一步给出了10Gb/s下的模拟计算结果.     

注入噪声对光纤激光器锁模启动的影响

 从掺镱光纤激光器腔内的激光场出发,讨论了掺镱光纤激光器腔内的噪声信号对锁模启动的影响,并针对我们设计的8字腔超短脉冲光纤激光器进行了研究。通过对激光器腔内锁模过程的分析发现：在泵浦功率为214.75 mW时,自行研制的8字形腔掺Yb³⁺光纤激光器在未注入噪声信号时,输出端在30～50 s内获得稳定的锁模脉冲激光输出;在腔内注入脉宽30 ns,频率10 kHz,平均功率0.2 mW的脉冲噪声后,输出端在1~2 s内获得同样稳定的锁模脉冲激光输出。实验结果表明,注入激光器谐振腔内一定的噪声信号,可加速锁模的启动。     

基于注入半导体激光器的微波副载波相位调制信号产生

光载无线技术是解决终端超宽带无线通信的重要方法,光信号与微波/毫米波信号的融合处理技术在光-无线的数据格式转换中至关重要.提出了一种基于相位调制信号光注入Fabry-Perot型半导体激光器实现微波副载波相位调制信号产生的方法.光学注入半导体激光器的输出光场会产生一周期(P1)振荡效应, P1振荡产生的边带实现了相位调制信号光的调制分量的放大,被放大的调制分量与注入光载波在激光器腔内拍频形成微波副载波.注入光相位的变化导致新产生的微波副载波相位变化, 实现了注入信号光相位信息转化为微波副载波相位信息.本系统完成1.3 Gb/s, 2.7 Gb/s, 2 Gb/s光相位调制信号到微波副载波相位调制信号的转换,并测量了微波的单边带相位噪声. 通过光电转换和电域混频将还原出的光基带信号与原信号进行逻辑对比,证明了数据信息转换的正确性.