光采样模数转换系统的幅度控制及测试

针对22光采样时分复用系统幅度不稳定的特性进行了分析,结果表明幅度不稳定来自于两个方面：一是由于复用系统每一级的两路插入损耗不同,时分复用系统每一级的插损不均匀性造成的幅度抖动会逐级累加,从而系统对于每一级两路插入损耗一致性有比较高的要求;二是由于复用过程中的路径多样性造成了脉冲之间的偏振态互不相同,而电光调制器偏振敏感的特性使得采样系统难以正常工作。针对上述两个原因,采用衰减器与偏振控制器对脉冲幅度及偏振态进行精密调节,使幅度不一致性得到有效控制,并通过模拟信号采样测试了该系统的性能。实验结果表明,系统有效比特数为2.35 bits。     

光泵磁共振信号幅度与射频场振幅的关系

在光泵磁共振实验中观测到单量子跃迁共振信号幅度随射频场振幅增加而迅速增加,并很快达到饱和,然后单调缓慢下降的关系.当射频场振幅更大时(约大于3.5V),观测到双量子跃迁共振信号,信号幅度与射频场振幅成二次函数关系.本文对实验结果进行了分析和解释.     

4×10Gb/s OTDM系统中偏振模色散自适应补偿的研究

利用信号偏振度为反馈信号，基于可变步长最大值搜索算法实现了4×10?Gb/s 光时分复用 （OTDM）系统偏振模色散（PMD）自适应跟踪补偿实验.PMD补偿器为偏振控制器加可变时延 线的四自由度结构.最大差分群时延（DGD）补偿量为25?ps，即信号的一个比特周期，补偿 时间小于50?ms. 关键词： 偏振模色散 光时分复用系统 偏振度 自适应补偿     

具有随机色散的光时分复用系统中色散管理孤子相互作用

本文采用变分法和数值方法研究了具有随机色散的光时分复用系统中色散管理孤子相互作用.发现随机色散增强了孤子间相互作用, 产生了导致孤子淹没的振幅和间隔涨落.相互作用距离与初始间隔、初始相对相位、脉宽和初始相对振幅有关.     

光时分复用系统中单路时钟的提取

提出利用复用信号的时候不均匀性,采用主动光纤锁模激光器,直接从复用后的信号中提取出复用前的时钟光脉冲。考虑到电的时分复用与光的时分复用在机理上的一致性,故初步复用时分复用信号进行实验,成功地从时分复用信号中得到了复用前的时钟光脉冲。此处电的时分复用所得的结论适用于光的时分复用。     

高增益负反馈的幅度稳定系统

 从控制理论的角度对幅度稳定系统进行了研究,提出用黑箱办法,结合实验分析控制对象,确定其数学模型,并依此来设计控制器,以达到在保证环路稳定的基础上提高回路增益的目的。     

基于半导体光放大器四波混频原理的光采样

建立了可研究强超短光脉冲放大特性且包含自由载流子吸收、受激辐射、双光子吸收、光谱烧孔和超快非线性折射效应的半导体光放大器理论模型,用以建立脉冲四波混频模型,并进一步仿真了基于半导体光放大器的光采样过程,重点讨论了自由载流子吸收、双光子吸收效应对采样特性的影响。仿真结果与实验结果相符。     

高增益负反馈的幅度稳定系统

从控制理论的角度对幅度稳定系统进行了研究,提出用黑箱办法,结合实验分析控制对象,确定其数学模型,并依此来设计控制器,以达到在保证环路稳定的基础上提高回路增益的目的。     

基于周期极化铌酸锂波导的软件同步光采样

随着大于40 Gb/s高速光通信系统的出现, 为了保证光信号传输质量, 需要对光信号进行监测。对于带宽超过传统光电探测器和示波器可测量带宽的高比特率数据光信号, 光采样技术是进行时域测量的重要手段。采用固定频差的方法可以用百兆速率的采样脉冲对高速光信号进行采样, 降低了对采样后电数据处理系统带宽的要求。在对基于周期极化铌酸锂(PPLN)波导中和频效应的采样过程进行建模仿真的基础上, 实现了对Optsim获得的光传输线内10 Gb/s的非归零码(NRZ)和归零码(RZ)信号的采样。采用软件同步算法对采样数据进行处理, 获得信号的眼图, 这一方法可使采样系统对硬件的要求降到最低。与理想与门获得的采样结果进行比较, 对PPLN波导的光采样特性和采样质量进行了分析。     

基于光时分复用技术的高速成像系统

提出了一种基于光时分复用技术的高速成像系统。飞秒激光器中心波长1557 nm,脉冲宽度90 fs,对USAF-1951分辨率板线性扫描成像,扫描频率为38.88 MHz。在连续时间序列编码放大显微成像技术的基础上,运用光时分复用技术,复制光脉冲信号并携带检测物体相同的空间信息。原光脉冲和复制光脉冲以相同的采样率分别采样,通过相应的数据处理将两次采样数据整合在一起还原图像。实验结果表明,与传统的超快成像方法相比,成像系统利用10 GHz的数字采样设备可以达到20 GHz的采样率,采样点数是传统超快成像方法的两倍。该方法有效克服了成像系统采样率不足的问题,提高了成像系统的空间分辨率。与此同时,该系统算法复杂程度不高,有利于进一步促进超高速成像技术的发展。     

红外探测器模拟器中多通道数模转换输出不一致性校正

针对多通道数模转换电路输出不一致性问题,将两点非均匀性校正算法引入到不一致性问题中,提出了一种不一致性两点校正模型。通过分析红外探测器模拟器输出信号的样本数据,获得不一致性校正因子,并在现场可编程门阵列核心处理器中实现了该不一致性校正模型。利用红外探测器模拟器模拟320256中波红外制冷探测器的输出信号,获得不一致性校正前后的图像。通过比较分析表明:校正前图像列平均灰度最大起伏量为15,校正后为5,相对改善了约66.7%。     

红外探测器模拟器中多通道数模转换输出不一致性校正

针对多通道数模转换电路输出不一致性问题,将两点非均匀性校正算法引入到不一致性问题中,提出了一种不一致性两点校正模型。通过分析红外探测器模拟器输出信号的样本数据,获得不一致性校正因子,并在现场可编程门阵列核心处理器中实现了该不一致性校正模型。利用红外探测器模拟器模拟320×256中波红外制冷探测器的输出信号,获得不一致性校正前后的图像。通过比较分析表明:校正前图像列平均灰度最大起伏量为15,校正后为5,相对改善了约66.7%。     

基于低采样率模数转换器的延时复用频分多址无源光网络

基于正交频分复用技术的无源光网络中,光网络单元为了获得其所属小部分下行数据,需高采样率模数转换器将所有频宽的信号恢复才能分出其所需要数据.同时正交频分信号峰均比很高,传输中容易引起非线性效应.为此,本文提出一种基于低采样模数转换器的延时复用频分多址无源光网络.在光线路终端将数据序列交错排序并在时域映射为正交幅度调制信号;再通过离散傅里叶变换扩频技术,将信号转换为频域信号并映射到子载波上.通过预先发送和回传训练信号,估测包括延时采样和低采样接收在内的信道频响;再将频域信号利用估测信息在光线路终端做预处理,从而使信号传输中的失真得到有效预补偿.本文实验演示了含有多个光网络单元的系统,对于含有M个光网络单元的无源光网络,模数转换器的采样率可以降低到1/M Nyquist采样率,实验中模数转换器的采样率可以降低到1/32 Nyquist采样率;由于下行信号通过光线路终端预处理实现失真预补偿,光网络单元接收到的信号不需要均衡,不需要傅里叶变换和傅里叶逆变换,避免了与之对应的相关计算量,降低了光网络单元的计算复杂度;由于使用了扩频技术,信号波形具有更低的峰均比,从而降低了非线性对信号的影响,增加了功率预算.此外,随着光网络单元的增加,信号的误码率几乎没有增加,光网络单元个数增加到32时,向前纠错极限为10~(-3)的功率代价小于0.5 dB;系统对光网络单元采样时刻偏离具有一定容限;25 km光纤传输的功率代价大约0.5 dB.理论和实验均证明本方案能够简化光网络单元,降低无源光网络的成本;与传统的无源光网络相比具有明显优势.     

利用综合复用技术拓展数字全息显微系统中的记录视场

为了解决现有数字全息显微系统中高分辨率与大记录视场无法同时兼得的问题, 提出了一种在不牺牲分辨率的前提下拓展数字全息显微记录视场的方法. 该方法中运用了波长不同、偏振态不同的四路相互不相干的探测物光, 同时探测被测样品四个相邻的不同区域, 并使这四束探测物光分别与其相应的参考光相干, 在记录面上同时记录下含有被测样品不同区域信息的复合全息图. 将获得的复合全息图经过频谱变换和数字滤波, 分别重构出所记录区域的振幅和相位分布.最后通过图像拼接和图像融合技术, 可实现接近原记录视场四倍的大视场数字全息显微记录. 该方法在测量过程中无需移动记录装置、光源和被测样品, 单次曝光即可实现, 实验结果验证了本文所提方法的可行性. 关键词： 数字全息显微术 角分复用 偏振复用 波长复用     

基于SPGD算法的非保偏-保偏光自适应偏振转换

报道了一种基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的高消光比非保偏-保偏光自适应偏振转换系统。该系统利用偏振控制器对非保偏光的偏振分量进行直接控制,通过SPGD算法对输出的偏振消光比进行优化,最终实现了自适应的非保偏-保偏光的偏振转换。理论上,结合SPGD算法和偏振控制器的原理,对系统进行分析,建立了非保偏-保偏光自适应偏振转换的数学模型。实验上,利用该系统实现了非保偏到保偏光的转换,获得了14.1 dB的线偏振光输出;并利用该系统将任意方向（0~360）偏振态的线偏振光转换为期望偏振态的高消光比线偏光,其输出线偏光的平均消光比约为12 dB。     

Langford系统Hopf分岔极限环幅值控制

系统地研究了Langford 系统Hopf分岔极限环幅值非线性反馈控制问题.根据中心流形定理和规范型降维理论, 推导含控制增益项的非线性曲率系数控制公式和幅值近似解,通过数值仿真验证并绘制极限环幅控关系曲线. 所推导的控制公式为Langford 系统极限环幅值控制提供了方便有效的控制方法.     

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     

不同宽带脉冲在钕玻璃放大器中的幅频效应

宽带脉冲在钕玻璃放大器中传输时,由于受到增益窄化和增益饱和效应的影响,脉冲频谱将受到调制,从而产生边带丢失或者频谱两侧失衡,进而导致脉冲时间波形产生调制。针对不同的宽带光源模型,数值模拟了放大器输出波形的幅度调制,分析了增益带宽、输入脉冲带宽及增益曲线中心波长相对输入脉冲中心波长的偏差等因素对输出脉冲调制度的影响。结果表明：不同的宽带光源脉冲经过钕玻璃放大器后,均会产生不同程度的幅度调制;啁啾堆积脉冲比正弦相位调制脉冲产生的幅度调制小。     

Novel applications of one-dimensional photonic crystal in optical buffering and optical time division multiplexing

Novel applications of one-dimensional photonic crystal in optical buffering and optical time division multiplexing are suggested. These one-dimensional photonic crystal optical buffers can store data packets temporarily for a certain period of time, which depend on the lattice parameters. By changing the lattice parameters the data hold time can be changed in a desired way. This type of optical buffer finds potential application in contention resolution in optical switch of a router, in a packet-switched optical network and in design of novel optical time division multiplexers (OTDM).