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.     

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.     

面向模分复用的沟槽-纳米孔辅助双包层弱耦合少模光纤

为了降低相邻线偏振(LP)模式耦合导致的串扰,提出了一种沟槽和纳米孔辅助的双包层弱耦合少模光纤.首先,利用有限元方法分析了光纤参数对相邻LP模式间最小有效折射率差(Δneff)的影响.然后,对光纤进行优化,使光纤支持14个LP模式并满足弱耦合条件.最后,分析了光纤的弯曲损耗、有效模场面积、差分模式群时延.仿真结果表明,...     

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。     

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.     

偏振模耦合分布式光纤传感器空间分辨率研究

分析了偏振模耦合原理的分布式光纤传感器的自相干与互相干光；实验测量的干涉光证明了理论分析是正确的；利用偏振模耦合原理传感与白光干涉检测的分布式光纤传感器的空间分辨率是由光纤偏振色散系数与光源的谱宽决定的；由实验测量的偏振模耦合分布式光纤传感器的空间分辨率为6cm. 关键词： 光纤传感器 保偏光纤 空间分辨率 偏振模耦合     

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     

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。     

基于少模光纤的模分复用系统多输入多输出均衡与解调

针对光纤模分复用传输系统中模式耦合串扰问题, 设计并制备了一种新型少模光纤, 其较高的模式差分群延时保证各模式信道独立传输.在此基础上, 提出一种级联多输入多输出(MIMO)延时均衡算法, 进一步减少源于模式复用器和解复用器的模式串扰, 提高基于少模光纤的模分复用传输系统的传输距离和传输容量.与传统MIMO均衡算法相比, 级联MIMO延时均衡算法在没有显著增加计算复杂度的条件下, 能够应用于模式差分群延时很大的模分复用传输系统.对单信道传输速率为 40 Gbps的四相相移键控两模复用传输系统进行仿真, 经40 km少模光纤传输后, 采用级联MIMO均衡算法较普通MIMO均衡算法有1.7 dB的质量因子的提升. 仿真结果证明, 使用少模光纤和级联MIMO延时均衡算法能够有效地消除模分复用信号间的串扰, 有望在下一代大容量光纤传输系统中获得 推广应用. 关键词： 模分复用 少模光纤 模式差分群延时 多输入多输出均衡     

光纤偏振模色散的测量

光纤中的偏振模色散是限制高速光纤通信系统传输容量的极限因素，本文报道光纤偏振模色散的测量，对国内外多种光纤进行了测量比较，较长的单模非偏振保持光纤的多次测量值科克斯韦概率分布，同时发现国产的光纤质量有待改进，最后分析了一些实验中观察以的现象并作了解释和讨论。     

Design and optimization of with low weakly-coupled few-mode fiber nonlinearity

By investigating the influence of the difference of refractive index between core and cladding （nco - ncl）, normalized frequency （V） and core radius （α） on both the intramodal and intermodal nonlinear coefficients （NCs） respectively, we design a novel weakly-coupled four-mode fiber with low nonlinearity. In general, under the premise of ensuring the low NCs between two non-degenerate modes, this design can reduce the intermodal NCs （〈 0.5 W-l·km^-1） between two degenerate modes and optimizes the parameters of differential group delays （DGDs） and chromatic dispersion. The optimized few mode fiber （FMF） is eligible for transmission and mode de-multiplexing in the receiver.     

Design and optimization of weakly-coupled few-mode fiber with low nonlinearity

By investigating the influence of the difference of refractive index between core and cladding(nco-ncl),normalized frequency(V)and core radius(α)on both the intramodal and intermodal nonlinear coefficients(NCs)respectively,we design a novel weakly-coupled four-mode fiber with low nonlinearity.In general,under the premise of ensuring the low NCs between two non-degenerate modes,this design can reduce the intermodal NCs(0.5 W-1·km-1)between two degenerate modes and optimizes the parameters of differential group delays(DGDs)and chromatic dispersion.The optimized few mode fiber(FMF)is eligible for transmission and mode de-multiplexing in the receiver.     

双端泵浦保偏光纤激光器

以两台808 nm半导体激光器LD1和LD2为泵浦源,对光纤激光器双端泵浦进行了研究,获得了6.5 W的激光输出。实验分别测出了LD1和LD2半导体激光器单端泵浦和双端泵浦时的输出功率,对双端泵浦输出功率与单端泵浦功率之和进行了比较,利用双端泵浦提高了泵浦效率和输出激光功率。同时测量了输出激光的偏振度,通过计算得到双端泵浦输出激光的偏振度为0.5。     

Polarization-maintaining amplifier employing double-clad bow-tie fiber

We report a polarization-maintaining double-clad Yb-doped fiber amplifier employing bow-tie fiber. Borosilicate stress elements were incorporated into the inner cladding of the fiber, yielding a beat length of 5.1 mm at 633 nm. When the fiber was pumped at 975 nm and seeded with linearly polarized light, the polarization extinction ratio was >15 dB , independent of pump power, and the output power was as high as 3.5 W.     

双端泵浦保偏光纤激光器

 以两台808 nm半导体激光器LD1和LD2为泵浦源,对光纤激光器双端泵浦进行了研究,获得了6.5 W的激光输出。实验分别测出了LD1和LD2半导体激光器单端泵浦和双端泵浦时的输出功率,对双端泵浦输出功率与单端泵浦功率之和进行了比较,利用双端泵浦提高了泵浦效率和输出激光功率。同时测量了输出激光的偏振度,通过计算得到双端泵浦输出激光的偏振度为0.5。     

Dispersion-flattened polarization-maintaining photonic crystal fiber for nonlinear applications

In this paper, we propose a novel photonic crystal fiber design to achieve high birefringence, high nonlinearity with a flattened dispersion profile. The air holes which are embedded in silica are arranged in triangular lattice configuration. In the core region, an air hole is introduced as the central defect to flatten the dispersion curve. The shape of the defect air hole is deliberately designed elliptical so that high birefringence in the PCF is obtained for polarization-maintaining purpose. The structural parameters are carefully selected to optimize the optical properties.     

Analysis of sampled fiber Bragg gratings in polarization-maintaining fiber

A novel type of sampled fiber Bragg gratings （FBGs） written in polarization-maintaining fiber （PMF） is proposed. The reflection spectrum, time delay, and group velocity dispersion （GVD） of the gratings are analyzed. In addition, the reflection spectrum is optimized by apodization. The scheme of multi-wavelength output based on the gratings is proposed, which could be used as a multi-wavelength polarization filter in the density wavelength division multiplexed （DWDM） system.     

椭芯光纤干涉型多参量光纤传感技术

本文提出用椭圆纤芯高双折射光纤偏振干涉和双模干涉结合的双技术四参量以及双模干涉多参量同时测量的传感理论和实验原理，对交叉灵敏度作了分析，同时给出了误差分析，并结合理论模型对灵敏度矩阵的状态作了粗略估计。初步结果为：（１）灵敏度矩阵条件数不太大，可以采用迭代改善方法解线性方程组得到较好的解；（２）双模干涉传感器的灵敏度比偏振干涉传感器的灵敏度高两个数量级。     

少模光纤放大器中的准静态模式不稳定实验研究

模式不稳定发现于2010年,是影响高功率光纤激光器功率提升的重要限制因素.当前模式不稳定主要有两类,一类是动态模式不稳定,一类是准静态模式不稳定.本文研究了纤芯/内包层直径为25μm/400μm掺镱双包层光纤后向抽运放大器中的模式不稳定效应.通过对功率、光束质量和时域数据的分析,发现在该放大器中出现了准静态模式不稳定的现象,随着抽运功率的增加,放大器输出光束质量逐步退化,而时域上没有发现明显的动态模式不稳定特性.实验上对不同种子功率下放大器的输出特性进行研究,结果表明,通过提高种子激光功率可以较为有效地提高模式不稳定阈值,在种子功率为528 W时,当输出功率大于3000 W,输出激光效率没有明显下降.     

Design of polarization-maintaining retro-reflector for folded-path applications

A design of polarization-maintaining retro-reflectors(PMRRs) for folded-path applications is proposed and analyzed.The prism-based scheme enables the output light,which is parallel to the input,to have an identical state of polarization.The principle of the design is theoretically verified,and the related error is analyzed due to possible manufacturing imperfection.The maximum spatial angle error is ±2.75°.The effect on the extinction ratio and insertion loss is also discussed,which further proves the design’s feasibility in practical applications.