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     

基于SOA器件的色散补偿系统

基于半导体光放大器非线性效应提出一种连续可调谐的色度色散补偿方法.利用SOA的交叉相位调制效应,对10Gbit/s和40Gbit/sRZ码系统的补偿效果和补偿范围进行了仿真分析.分析结果表明,该方法在10Gbit/s传输系统中,可以实现补偿范围为400ps/nm的正负色散.在40Gbit/s传输系统中,可以实现补偿范围为40ps/nm的正负色散.在理论分析基础上,进行了10Gbit/s传输系统下连续动态色度色散测补偿实验.实验结果表明,该方法实现了-40～60ps/nm范围内色度色散的连续可调谐补偿.     

基于SOA器件的色散补偿系统

基于半导体光放大器非线性效应提出一种连续可调谐的色度色散补偿方法.利用SOA的交叉相位调制效应,对10 Gbit/s和 40 Gbit/s RZ码系统的补偿效果和补偿范围进行了仿真分析.分析结果表明,该方法在10 Gbit/s传输系统中,可以实现补偿范围为400 ps/nm的正负色散.在40 Gbit/s传输系统中,可以实现补偿范围为40 ps/nm的正负色散.在理论分析基础上,进行了10 Gbit/s传输系统下连续动态色度色散测补偿实验.实验结果表明,该方法实现了-40～60 ps/nm范围内色度色散的连续可调谐补偿.     

中心下陷的负色散光纤

利用非等温等离子体化学气相沉积成功制得了具有折射率中心下陷的负色散光纤 (RDF)。该光纤在保持较好的抗弯曲性能与偏振模色散的同时 ,有效面积达到 4 5 μm2 ,且在 15 5 0nm处的色散为 - 19.6 5ps/(nm·km) ,色散斜率为 - 0 .132ps/(nm2 ·km)。此外 ,通过优化光纤纤芯各层的掺杂原子浓度 ,在 15 30nm处光纤的氢损降到了0 .0 1dB/km。由负色散光纤与具有超大有效面积的非零色散位移光纤 (ULAF)组成的色散管理光纤对在 15 30nm到16 2 5nm波长范围内的色散斜率小于 0 .0 0 6ps/(nm2 ·km) ,且最大色散值小于 0 .2ps/(nm·km)。同时 ,15 5 0nm波长处的衰耗为 0 .2 2 4dB/km ,且在 15 30nm到 16 2 5nm波段范围内衰耗较为平坦。该色散管理光纤对可以在无需色散补偿模块的前提下应用于大容量高速率的长距离波分复用 (WDM)系统。     

基于SIPM-SPM调制的ACO-OFDM系统性能分析

针对DCO-OFDM系统功率效率低以及高阶信号调制复杂度高的问题,提出一种联合子载波索引和功率叠加复用(Subcarrier Index-Power Modulated With Superposition Multiplexing,SIPM-SPM)的新型信息承载维度,将其应用于非对称限幅光正交频分复用(Asymmetrically Clipped Optical OFDM,ACO-OFDM)系统。该调制技术对高功率子载波采用SPM,添加两个8PSK和QPSK编码的复值数据,进一步增加了信号的传输容量,同时ACO-OFDM系统避免了直流偏置带来的功率损耗。仿真结果显示:在ACO-OFDM系统中,SIPM-SPM相较于SIPM(8-PSK/QPSK),信号传输容量提高了28.6%;相较于相同信号传输容量的SIPM(32-PSK/QPSK),在误码率为1.0×10^(-3)时,信噪比增益>2.8 dB,色散容忍度提高了>560 ps/nm,光发射功率动态范围提高了>6.7 dB。这表明将SIPM-SPM调制应用于ACO-OFDM系统,具有较好的抗噪声性能和较高色散容忍度,也降低了对发射光功率的需求。     

基于深度学习的简化多信道并行光性能监测

提出了一种基于信号光谱和多任务深度神经网络（MT-DNN）的多信道并行光性能监测（OPM）方案,采集多信道光谱图进行预处理来设计幅度直方图（Ahs）,可实现波分复用（WDM）系统多信道调制格式识别（MFI）和光信噪比（OSNR）监测。在建立的3信道WDM相干光通信系统中,对由PDM-4QAM/16QAM/64QAM组合的10种调制格式的3信道信号实现了MFI准确率为100%、OSNR监测的平均绝对误差（MAE）为0.16 dB的精准监测。为进一步研究所提OPM方案的性能以应对复杂的传输环境,提出了迁移学习辅助的多任务深度神经网络（TL-MT-DNN）用于多信道MFI和OSNR并行监测。结果表明,所提方案可移植性较好,还可节省大量样本和训练周期,其MFI准确率仍可达100%,3信道OSNR监测的MAE分别为0.24 dB、0.20 dB和0.19 dB。     

基于色散器件的波束形成网络中的色散限制

利用强度—频率混合调制模型研究了基于色散器件的波束形成网络中色散导致的相位误差的变化规律.基于相位误差的分析,得到了0.5 ps延时精度下系统对最大色散值的限制,并指出存在最优的频率调制系数使系统色散容限最大;随着强度调制系数增大,频率调制系数的最优值也增大.     

基于光场一阶关联的时域成像

与通常利用二阶强度关联测量实现时域鬼成像不同,本文利用时域热光源借助干涉仪通过一阶关联实现时域成像.基于空域光束的近轴衍射和时域窄带脉冲在色散介质中色散之间的空间-时间二象性,在时域脉冲响应函数的基础上得到了表征一阶关联时域成像的强度表达式,分析研究了光源脉冲宽度和相干时间对成像可见度和分辨率的影响.结果一方面表明基于热光场一阶关联的时域成像在不需要额外色散补偿或消除条件下可以实现时域物体信号的再现,另一方面表明当光源脉冲宽度一定时,成像可见度随光源脉冲相干时间的增加而增加,但是成像分辨率逐渐降低,其中当光源脉冲宽度约为100 ps,相干时间约为0.5 ps时,间隔为20 ps,宽度为8 ps的时域矩形波型物体的成像质量(兼顾可见度和分辨率)较好.该结果对于基于热光一阶关联的时域成像在时序信号测量中的应用具有重要意义.     

单载波数字相干接收系统中基于导频的自适应色散补偿技术(英文)

提出一种用于单载波数字相干光通信系统的自适应色散补偿方法.在发射机端,利用强度光调制器在光信号两侧加入脉冲幅度调制导频光信号.搜索信号谱的峰值确定光信号两侧的PAM-PTs线状谱.在色散估计之前,通过其中一个PAM-PTs的频率漂移来估计激光器发射频偏,并将信号谱线沿着频率轴反向平移,补偿发射频偏,实现信号谱频域均衡.在接收机端,利用幅度脉冲调制导频信号脉冲时延估计色散大小,在色散补偿之前通过幅度脉冲调制导频信号频移补偿,并消除接收机本振频偏对频域色散补偿的影响.最终,幅度脉冲调制导频的光场信息被充分用来精确进行色散估计和色散补偿.数值仿真表明:每次色散估计的误差小于±65ps/nm,而且距离从200km到1 000km之间的平均色散估计误差小于±10ps/nm.该方法色散补偿精度高,计算量小.     

偏振复用相干光纤通信系统中的自适应色散监测

针对长距离相干光纤通信系统,提出了一种超大色散(CD)监测范围的两级自适应高精度色散估计算法。该算法利用信号功率自相关波形(ACSPW)函数作为粗估计,再使用恒模误差函数(CMA)中心值搜索,得到精确色散值。仿真结果表明,新算法色散估计误差小于35ps/nm,比传统ACSPW算法精度提高将近4倍;在参考误码率为10-2时,对比传统ACSPW算法,提出的算法功率罚改善8dB。     

基于数字相干叠加的相干光正交频分复用系统中光纤非线性容忍性研究

光正交频分复用系统中的光纤非线性效应制约着系统进一步的扩容. 针对此问题, 提出一种数字相干叠加的方法, 用于提高相干光正交频分复用系统对光纤非线性的容忍性. 仿真中, 5通道的波分复用下偏振复用相干光正交频分复用系统的每个通道传输四进制正交振幅调制映射的71.53 Gbit/s信号在光纤中传输400 km. 首先, 通道间隔为25 GHz, 与传统相干光正交频分复用系统相比, 色散补偿前后, 使用数字相干叠加的相干光正交频分复用系统的信噪比分别提升了6.02 dB和9.05 dB, 最佳入纤光功率均增大了2 dB; 其次, 通道间隔为50 GHz, 色散补偿前后, 信噪比分别提升了4.9 dB和8.75 dB. 通过理论推导及仿真, 验证了所提方法能有效消除相干光正交频分复用系统的一阶非线性失真, 进而提高系统对光纤非线性的容忍性.     

基于非线性啁啾光纤光栅实现的色散可调谐

从原理上证明了一种基于非线性啁啾光纤光栅以及光纤光栅的温度特性的色散可调谐方案.实验证明在25.5℃的温度变化范围内,光纤光栅对1550.43nm波长的色散补偿量从759.1ps/nm上升到1659.9ps/nm,色散调谐范围达到900ps/nm,这个方案具有对补偿波长和特定补偿波长所需要的色散补偿量同时进行调谐的特点.     

三镜级联结构Gires-Tournois谐振腔的色散特性分析

系统分析了三镜级联结构G-T谐振腔的色散特性,表明三镜级联结构G-T谐振腔具有不同于两镜级联结构G-T谐振腔的特有色散特性.利用该特性以三镜级联结构G-T谐振腔作为色散补偿元件可有效改善MGTI型interleaver的色散性能,并给出了以三镜级联结构G-T谐振腔为补偿元件的具体补偿实例.模拟结果表明：对50 GHz的MGTI型光交错复用器,可实现中心波长附近±0.08 nm、±0.09 nm和±0.1 nm范围内的色散绝对值分别小于1 ps/nm、2.4 ps/nm和6.6 ps/nm的良好的补偿结果.与文献报道的两镜级联结构G-T腔补偿结果相比,色散绝对值小于1 ps/nm的波长范围扩大了60%;在中心波长附近±0.09 nm范围内的色散绝对值降低了92%.     

多体制兼容相干探测卫星激光通信技术

卫星相干激光通信系统中,信号调制格式以相移键控(PSK)为主,未兼容开关键控(OOK)的相干接收。针对卫星相干光通信接收机不兼容多种调制格式的问题,实验搭建了兼容OOK以及二进制相移键控(BPSK)的相干通信接收装置。在1 Gbit/s的通信速率下,当调制格式为OOK且信号光功率为-54.6 dBm时,误码率(BER)为10^-3,接收灵敏度距离散粒噪声极限3.3 dB;当调制格式为BPSK且信号光功率为-57.95 dBm时,BER为10^-3,接收灵敏度距离散粒噪声极限4.2 dB。该多体制兼容相干接收机的结构与当前大多数相干接收机的硬件通用,且具有较高的接收灵敏度,证明了卫星相干激光通信多体制兼容技术的可行性,具有重要意义。     

一种新型高非线性色散平坦光子晶体光纤结构

提出了一种新的高非线性色散平坦光子晶体光纤结构,引入了一个衡量非线性和色散平坦的品质因子δ。采用平面波展开法,研究了气孔尺寸对光子晶体光纤色散特性和非线性的影响。新结构在第一圈空气孔的中间插入六个附加小孔,使得光子晶体光纤有更小的有效模场面积,提高了光纤的非线性。通过控制第一圈和第三圈空气孔以及附加小孔的直径,使得该光子晶体光纤在大约330 nm的波长范围内,光纤的色散系数介于±0.5 ps/(km.nm)之间,在大约230nm的波长范围内,光纤的色散系数介于±0.1 ps/(km.nm)之间,在大约200 nm的波长范围内,光纤的色散系数D的值介于±0.05 ps/(km.nm)之间。光纤的有效模场面积为2.26μm2。衡量非线性和色散平坦的品质因子δ=11.8 ps.W/μm2。     

一种40Gb/s单信道光纤通信系统中的动态色度色散补偿

提出了一种用于40 Gb/s单信道光纤通信系统中的动态色度色散(CD)补偿技术。采用2×2光开关,色散补偿光纤(DCF)等器件构成可调节色度色散补偿器;提取中心频率为12GHz的窄带电功率信号作为反馈信号控制可调节色度色散补偿器,提取的窄带电功率值随系统中的累积色度色散值的增大而减小。实验证明,整个补偿系统的最长响应时间为0.7 s;补偿范围和补偿精度分别为81.55 ps/nm和5.28 ps/nm,通过增加光开关的数量和缩短每段色散补偿光纤的长度可以进一步提高补偿范围和精度。通过对比补偿前后系统的眼图可以看出:该系统能有效地补偿40 Gb/s光纤通信系统中动态变化的色度色散。     

实现20Gbit/s的OTDM孤子信号56km色散位移光纤的传输

在国内最先采用孤子的方式将8×2.5Gb/s的OTDM信号在色散位移光纤中传输了56.1km,对8×2.5Gb/s的OTDM进行解复用后进行了误码测量,系统功率代价为2.9dB.系统采用增益开关半导体激光器作光孤子源,高Q电滤波方式提取时钟,非线性光学环路镜解复用。孤子脉冲最大半宽度为20ps,传输光纤平均色散1.2ps/nm/km。     

色散补偿对SBS效应抑制作用的研究

根据光传输系统中受激布里渊散射(SBS)效应产生的基本原理分析了色散对SBS效应的抑制作用,定性分析了不同色散补偿方法对SBS效应的抑制效果,得出了前置色散补偿可以很好地抑制光纤中SBS效应的结论,并用实际的光传输系统进行了实验验证,在入纤功率小于6dBm、信号速率为10Gbps、传输光纤为G.652的光传输系统、前置色散补偿为-800ps/nm情况下,可以提高系统的SBS效应阈值2dB左右。     

频谱分割波分复用无源光网络及色散影响

频谱分割是使用窄带光滤波器选择宽带光源光谱的一个切片的WDM技术,在波分复用无源光网络(WDM-PON)中采用波分复用器((MUX)进行频谱分割,能够实现光网络单元(ONU)的无色化.模型分析表明由于频谱分割的作用,使得波分复用器光通带外的频谱成分被过滤,减小了宽带光源的色散影响.在20 nm CWDM标准信道间隔下,能够以不超过1 dB的光功率代价支持155 Mb/s信号在20 km的G.652常规光纤上传输;在0.8 nm DWDM信道间隔下则能够支持2.5 Gb/s信号传输,色散引起的光功率代价低于0.5 dB.采用中心波长为1550 nm、谱宽70 nm、输出功率为-10 dBm的LED,研制了125 Mb/s速率信号直接调制的无色ONU.在信道间隔为20 nm、光纤长度为20 km的4波长WDM-PON系统上进行测试,色散等因素引起的光功率代价小于1 dB,系统光功率余量则超过5.6 dB.     

16进制相移幅度调制光信号的传输性能研究

分析了光纤通信系统中十六进制差分相移幅度键控光信号的色散与非线性传输性能.依据该信号的调制和解调原理,理论上推导了背靠背系统中的最佳消光比值为1.43 dB.在此基础上,建立了40 Gbps的十六进制差分相移幅度键控光传输系统模型.仿真结果表明:该信号的谱宽仅为二进制幅度键控的四分之一|就抗色散和非线性传输性能表现而言,十六进制差分相移幅度键控光信号的相位支路均强于幅度支路.。