基于时频共传的光纤链路时延测量方法

针对光纤链路大量程、高精度时延的测量要求,提出了秒脉冲信号与频率信号同波长共传方案。该方案将秒脉冲计数法粗测与频率信号比相法细测的结果拼接组合,以实现对光纤链路真时延的高精度测量。搭建了实验测量系统,验证了粗、细测量结果的一致性,测量了剧烈温变条件下25 km光纤链路的绝对时延及其时延变化。实验结果表明,该方法能够将脉冲计数法的大量程优势和相位测量法高分辨率优势有效融合。     

光纤光栅中孤子时延特性研究

从光纤光栅慢光产生的物理机理和非线性耦合模方程组,仿真分析了均匀布拉格光栅中光栅孤子传输时的减速特性;利用高速示波器搭建了测量高能量、窄脉冲通过布拉格光纤光栅后时延特性的实验系统,分别测量了由普通单模光纤和高非线性光纤制作的均匀光栅对光脉冲的时延特性.实验结果为:用5 cm长普通单模光纤制作的布拉格光栅可以使在其中传输...     

光弹性分组环节点光分组的组装及时延分析

分析了光弹性分组环(ORPR)网络中流量成型时光分组组装算法,提出一种适合ORPR网络的基于控制发送时间的光分组组装算法,并给出了该算法的算法结构.该算法在混合门限组装算法的基础上,通过增加一个控制分组发送间隔的参数,使得光分组单位时间内流量的突发性被平滑,并可以保证ORPR网络的服务质量(QoS)性能,适合于使用容量有限光缓存的ORPR网络.对ORPR节点光分组平均组装时延进行了详细的分析,新算法通过对分组发送间隔的调整,使在不同负载条件下,组装时延的概率分布基本相同.在ORPR中,平均组装时延的稳定对ORPR网络的QoS性能和公平性调度有重要意义,而发送时机的合理选择,可以保证ORPR网络的QoS性能以及公平性.仿真结果表明,新算法使得ORPR网络中的光分组平均组装时延相对稳定,在大多数情况下,可以保证ORPR网络的调度要求.     

并联结构微光纤双结谐振器中的慢光效应

为了研究基于微光纤的谐振器中的慢光效应,设计并制作了并联结构的微光纤双结谐振器.基于环形谐振器和方向耦合器理论,提出并联结构微光纤双结谐振器的理论模型,分析了该谐振器中光场传输和耦合的方向,推导了该谐振器中输出光场与输入光场之间的数学解析式和群延时表达式.通过数值模拟,给出了有关该谐振器的透射光谱和群延时,分析了群延时与透射光谱中谐振波长的对应关系.数值结果表明在该谐振器中,大的群延时能够在具有大消光比的谐振波长处产生.实验制作了一个并联结构的微光纤双结谐振器,测得的透射光谱与理论模拟相一致,验证了该谐振器理论分析的正确性.利用示波器上脉冲延时的方法,搭建了慢光延时测量系统,测得该谐振器中大约75 ps的群延时,远大于现有文献中的值.该谐振器可用于微纳光学的数据延时线、光学开关和光学存储等.     

200 km沙漠链路高精度光纤时频传递关键技术研究

针对沙漠环境实地链路存在的温度变化大、室外风力、地表振动等多种复杂噪声来源,通过对系统反馈补偿带宽、反馈补偿强度、光功率等时频传递系统关键参数的优化配置,研究了不同反馈补偿参数下复杂链路噪声的有效抑制技术.全链路的频率传递稳定度8×10~(-14)@1s,1×10~(-16)@1000 s,千秒尺度下时间信号传递的时间方差仅为1.2 ps.实现了氢钟信号在200 km量级沙漠环境实地链路的无损传输.该验证实验在基于短基线干涉测量的卫星测轨系统中发挥了重要作用.     

平衡式光学互相关方案测量光脉冲传输抖动的理论和实验研究

给出了平衡式光学互相关方案的理论数学计算和各相关参数对测量性能的影响。研究了该测量方案的工作原理,并给出相应的数学计算,分析了脉冲宽度,倍频晶体长度以及两垂直脉冲光在晶体中的群速度对测量动态范围和灵敏度的影响。在理论分析的基础上,搭建了个平衡式互相关器的实验平台,测量光脉冲经过100m光纤链路传输后产生的时间抖动。实验结果表明,定标曲线与理论计算吻合,在有光纤振动的情况下,1～100Hz频率范围内的传输抖动均方根值约为20fs。     

射频光纤链路γ射线辐致损伤特性实验研究

由于空间环境中宇宙辐射无处不在,工作在空间环境的光纤系统必须考虑辐致损伤特性。建立了10GHz的射频光纤链路传输系统,分别采用单模光纤和保偏光纤作为传输媒质。利用60 Co`γ射线源,在剂量率1rad/s总剂量50krad下,对射频光纤链路进行辐照实验,对两种系统做对比分析。实验结果表明,单模光纤链路的辐致损耗绝对值较大,保偏光纤链路的辐致损耗绝对值较小;单模光纤的幂律模型指数较保偏光纤大,即同样的辐照剂量,单模光纤受影响程度大。在辐照起主要影响因素的阶段,单模光纤延时差受辐照影响程度较保偏光纤稍小。辐致损耗和辐致延时差对光纤长度都有线性累加作用。从整体水平看,50krad的辐射总剂量对两种光纤造成的损伤并不大,传输的信号仍在可用的范围之内。     

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.     

高精度光学以稳态Mach—Zehnder干涉仪光纤传感器

本文提出了长度和温度测量精度分别为10^-10m和10^04℃的一种新型光纤传感技术，这种新型传感器是传统的Mach-Zehnder干涉仪传感器和光学双稳装置的结合。在干涉仪的一臂插入一相位调制器，通过臂两臂的光束干涉后，再经探测器转变为电压信号，反馈控制调制器。测量是通过计算与光学双稳态开关次数相应的电子脉冲数完成。本技术的主要优点在于具有高测量精度和可区分被测量的变化方向。     

基于啁啾光纤光栅时分延时的相控阵波束形成

利用脉冲调制雷达信号的间歇性工作特点,不同波长的激光与雷达信号进行时分调制。啁啾光纤光栅将已调制射频信号的一串光脉冲序列进行反射延时,不同波长的激光序列在不同位置反射后产生不同时延。对载波频率等于4GHz的脉冲雷达信号进行实验测量,结果表明4个阵元的延时值与波束指向的理论延迟值一致,满足系统设计要求。     

光纤通信系统中色散与自相位调制作用下的频域传递函数

由基本物理过程出发,导出了数字或模拟强度调制光通信系统中,包含光纤损耗,色散和自相位调制综合作用下的光功率频域传递函数,由此得到了任意功率波形在传输过程中的演化表达式及各项的物理意义,结果表明,自相位调制导致的功率变化在低频部分与调制频率的平方成正比,在高频部分则与调制频率的平方的正弦成正比。解析公式与数值模拟结果在小调制信号下相符得很好,特别适用于计算非线性效应对系统噪声的影响以及诸如双边带和单边带微波调制光通信系统等情况;在诸如非归零码的大调制信号下,本文公式仍能正确地表示传输后的波形,对系统设计和分析有指导意义。     

有线电视网络中光纤链路性能分析

结合有线电视网络，从理论上对影响光纤链路的噪声、非线性指标的相关因数进行了分析，提出了载噪比、组合二次差拍比、组合三次差拍比的近似表达式。并对武汉有线电视网络前端至京汉花园的光纤链路进行了实际测量。     

互相关法实现超短脉冲精确延时的探测及控制

在超短超强激光装置中, 强激光与靶物质相互作用产生等离子体, 为了获知等离子体的演化规律, 需要准确控制探针光与打靶主激光的相对延时, 精度须达到几十飞秒至几皮秒。为此设计了一台延时测量仪, 该测量仪基于超短脉冲强度二阶单次互相关测量原理, 利用非线性晶体的非共线和频效应, 采用线阵CCD采集探针光与打靶光产生的和频光空间光强分布曲线, 通过测量和频光强峰值的相对移动量, 反映探针光与打靶光的相对延时, 控制延时光路达到两光束的精确延时。详细阐述了该延时测量仪的构型, 讨论了超短脉冲强度互相关测量的原理, 理论分析了两光束的相对时间差与和频光峰值相对移动量之间的关系, 通过数值模拟给出了两光束夹角对延时测量精度的影响, 可根据不同要求改变两光束夹角更换晶体, 以满足延时精度及延时范围的要求。在理论分析的基础上进行了初步的实验验证。     

具有色散补偿及增益平衡的光纤链中准孤子传输

用变分法研究非线性薛定谔方程, 讨论了在有色散补偿及增益平衡的光纤链中双曲正割（ｓｅｃｈ）型和高斯型准孤子的传输条件及特性。并给出了最优化设计的判据。根据判据作了数值模拟, 结果说明近似计算对系统设计有现实意义     

基于Kerr效应的微环谐振腔延时器件

对基于光学Kerr效应的微环谐振腔延时器件进行了研究.采用耦合模式理论计算了波导与微环谐振腔间的耦合系数,给出了所研究器件的材料及各层组分,提出不同阶数微环的情况下延时数值的控制方法.结果表明:微环谐振腔半径为300μm,波导截面尺寸为450×1 000nm2,在小于±5ps抖动的条件下,每个通道达到超过130ps的延时数值,同时延时带宽达20GHz,自由光谱范围达50GHz,工作波段在1 550nm附近,满足密集波分复用系统的要求.整个结构全光控制,且能耗不超过0.8dBm,响应速度达到ps量级,体积不超过3mm3,便于集成,满足多信道光学延时的要求,为全光通信网络中延时线的研究提供了参考.     

基于双光导纤维延时法测量光速

介绍了利用光波在已知长度差的两段不同长度的光导纤维中传输时间延时差测量光速的基本原理。时钟方波信号通过LED调制电路转变为光信号在一段光导纤维中传输,后经SPD再生电路重新转变为方波再生信号,将原始方波信号与再生方波信号同时输入示波器中测量延时τ1,采用相同的方法测量另一端光导纤维传输延时τ2,通过已知的长度差和延时计算出光导纤维中的光速VZ,最终计算出光速c。     

光传输系统中SPM效应的研究

从理论上分析了单信道光传输系统中SPM效应对传输性能的影响,并通过仿真得出了不同入纤功率情况下SPM效应对单信道光传输系统影响的定量数据,当入纤功率小于0 dBm时,SPM效应不明显;入纤功率在0～12 dBm时,SPM效应减弱了色散效应的作用,延长了系统的受限距离;入纤功率大于15 dBm时,SPM效应起主导作用,单信道光传输系统极限受限功率为18 dBm.     

采用级联原子滤光器的新型卫星激光链路系统研究

提出级联佛克脱型原子滤光器(Linked VADOF)的新构想。从理论上分析并计算了级联佛克脱型原子滤光器的透射谱。结果表明，级联佛克脱型原子滤光器将佛克脱型原子滤光器的多峰改造为单峰结构，具有比佛克脱型原子滤光器更窄的线宽和更高的噪声抑制比。将这种新型结构应用于激光信标锁频。该锁频方案提高了信标光频率的稳定性。在此基础上，给出了发射端采用级联佛克脱型原子滤光器锁频，接收端采用法拉第型原子滤光器(FADOF)滤光的新型卫星激光链路系统。外场初步联调实验表明了该系统的可行性。     

Control Strategy of True Time Delay Lines

This article presents the control of adjustable true time delays applied to an optical beamforming system. First is introduced the response of ring resonators of two and four ports and the cascade and lattice structures. The coupling factor and the phase modulation are employed as the control parameters for the adjustable group delay. The strategy of control is proposed and applied to a cascade of five ring resonators for producing wideband true time delays in the picosecond–nanosecond range with 2-GHz bandwidth and extremely low ripple. Ripples lower than 0.1% were obtained for the adjusted group delays. The proposed strategy can be simply extended if more resonators are added to increase the bandwidth of the system.