抑制信道间干涉的40 Gb/s光码分复用系统

成功演示了码片速率高达280 Gchip/s的全光编解码,编解码光栅是采用"等效相移"方法制作而成的超结构光纤布拉格光栅(SSFBG).考虑和分析了信道间干涉,实验验证了40 Gb/s×2的光码分复用(OCDM)信号复用.引入非线性光学环镜(NOLM))来抑制信道问干涉,利用非线性光学环镜的非线性开关特性将解码输出脉冲的宽度由7.7 ps压缩至3.8 ps,并同时有效的减小了干扰噪声,进而提高系统性能.理论计算和实验结果表明了采用超结构光纤布拉格光栅和非线性光学环镜实现高效编解码的可行性.高速的全光编解码可以应用于点到点的光码分复用系统以及光标签交换网络.     

全光纤高能量飞秒脉冲激光放大系统

研究了一种全光纤飞秒脉冲放大系统.其采用非线性放大环形镜结构的谐振腔输出宽光谱种子光,通过光纤啁啾脉冲放大技术抑制功率放大过程中的非线性累积;主放大部分结合双包层光纤与大模场光子晶体光纤熔接技术,输出中心波长1030nm,平均功率16.9W的高质量皮秒脉冲,经空间光栅对补偿色散后脉冲宽度324fs,单脉冲能量12.2μ...     

掺铒光纤环镜中超短光孤子的放大与压缩Ⅰ.基本原理

用常规掺铒光纤放大器放大超短光孤子存在一个重大困难 ,就是在放大过程中光纤非线性效应会引起孤子波形及频谱畸变 ,使得输出脉冲不再具有孤子特性 ,从而影响系统性能。提出一种利用掺铒光纤环镜放大超短光孤子的新方法 ,数值计算表明 ,该方法不仅可实现无畸变的光孤子放大 ,而且能同时实现孤子宽度的有效压缩。当宽度为 2 ps的基阶孤子经过长度为 92 .6m、增益为 14 .4dB的环镜后 ,其峰值功率被放大 16 5倍 ,脉冲宽度被压缩到 0 .19ps ,时间带宽积为 0 .30 3,脉座能量仅占整个脉冲能量的 3.8% ,表明由环镜输出的放大脉冲很大程度上具有基阶孤子特性。     

掺铒光纤环镜中超短光孤子的放大与压缩I．基本原理

用常规掺铒光纤放大器放大超短光孤子存在一个重大困难。就是在放大过程中光纤非线性效应会引起孤子波形及频谱畸变，使得输出脉冲不再具有孤子特性，从而影响系统性能。提出一种利用掺铒光纤环镜放大超短光孤子的新方法，数值计算表明，该方法不仅可实现无畸变的光孤子放大，而且能同时实现孤子宽度的有效压缩。当宽度为2ps的基阶孤子经过长度为92．6m、增益为14．4dB的环镜后，其峰值功率被放大165倍，脉冲宽度被压缩到0．19ps，时间一带宽积为0．303。脉座能量仅占整个脉冲能量的3．8％，表明由环镜输出的放大脉冲很大程度上具有基阶孤子特性。     

Bragg光纤光栅用作滤波器时的输出光脉冲波形分析

对光纤光栅用作接收端光噪音滤波器进行了详细的理论分析,计算了通信系统中矩形光脉冲信号经“强”、“弱”Bragg光纤光栅滤波器后的输出光脉冲波形,同时也计算了矩形光脉冲信号经匹配光滤波器、现行光通信系统中常用F-P滤波器的输出光脉冲波形,对四种滤波器的输出光脉冲波形进行了分析和比较,并分析了输出信号在抽样判决时的码间干扰情况,从输出波形分析认为,光纤光栅用做接收端噪音滤波器比F-P滤波器具有更大的优越性.     

非线性放大环形镜“8”字腔光纤激光器实验研究

使用976 nm半导体激光器作为抽运源,对利用非线性放大环形镜（NALM）锁模运行的掺Yb3+光纤激光器进行了实验研究,获得了脉冲宽度43.6 ps,中心波长为1053.3 nm的锁模脉冲激光输出, 光谱宽度8 nm, 输出功率为0.2 mW, 重复频率为18.2 MHz, 经过放大, 通过光栅对腔外色散补偿,在腔外产生了宽度616 fs的脉冲激光.     

40 Gb/s超短光脉冲序列的四相编解码实验研究

采用3码片的超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)作为编/解码器,该编/解码器光栅包含3段子光栅(空间码片),在相邻的空间码片的边界处存在离散的四相相移(0,π/2,π,3π/2)。利用四相编解码所具有的良好自相关和互相关特性,成功实现了单信道速率高达40 Gb/s,码片速率高达240 Gchip/s的全光编解码实验。据我们所知,这是利用光纤布拉格光栅作为编/解码器的全光码分复用(OCDM)系统所达到的最高单信道传输速率。理论计算和实验结果表明了利用超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)实现多相高速全光编解码的可行性。这样高速的全光编解码可以应用于光码分复用系统和分组交换网络。     

全光纤多种子激光脉冲产生系统

报道一种可精确同步输出宽带啁啾脉冲、纳秒级整形脉冲以及窄带光参量啁啾放大抽运脉冲的全光纤多种子激光脉冲产生系统.采用掺镱光纤锁模激光器和掺镱单纵模光纤振荡器作为系统的光源,将掺镱光纤锁模激光器输出的超短脉冲分束啁啾展宽至0.9ns后,一路进行放大产生10μJ量级的宽带啁啾脉冲为高能拍瓦激光器系统提供种子光脉冲,另一路通过1.2nm滤波产生140ps的基元脉冲,通过光纤堆积器产生可编程整形的2.3ns脉冲,再经过放大达到10μJ量级,提供任意整形的压缩脉冲.同时,将部分掺镱光纤锁模激光器输出的超短脉冲进行光电转换并锁相后,产生与锁模超短脉冲高精度同步的电脉冲用于触发幅度调制器,将掺镱单纵模光纤振荡器输出的连续光削波放大,产生光参量啁啾放大抽运脉冲.该系统能够根据物理实验的需要,非常灵活地在输出各种脉冲之间做出选择.     

基于低非线性系数光子晶体光纤的全光纤高效超连续谱光源

 报道了一种基于低非线性系数光子晶体光纤的全光纤高效率超连续谱产生系统。将光纤锁模激光器输出的脉宽5 ps、重复频率20 MHz、平均功率50 mW的脉冲,输入到15 μm的大模场光纤中进行放大,通过与两级芯径较小的短光纤模场匹配缩小输出的模场直径后,输入到20 m低非线性系数的光子晶体光纤,获得的超连续谱波长覆盖范围宽于650～1 700 nm。输入光子晶体光纤的泵浦光功率为740 mW,输出超连续光功率为670 mW,转换效率大于90%。实验研究了超连续光谱展宽的过程,从理论上进行了分析解释。     

利用非线性脉冲预整形实现脉冲快速自相似放大

报道了一种通过预先对信号光脉冲非线性整形, 进而在光纤放大器中实现自相似演化的方法. 利用透射光栅对和普通单模光纤组成被动脉冲整形装置, 预先优化脉冲的时域宽度和光谱质量, 使脉冲在光纤放大器中快速演化到自相似子. 研究中首先通过数值模拟对比, 说明了非线性整形对脉冲实现快速自相似放大的关键作用, 提高了放大器输出脉冲质量, 减小了去啁啾脉冲宽度. 实验中, 通过优化非线性整形输出, 在2.2 m 长的掺Yb³⁺光纤中, 在一定抽运功率范围内均实现了脉冲自相似放大, 去啁啾后得到脉冲宽度60 fs 的变换极限脉冲输出. 这种非线性脉冲预整形方法有效减小了 自相似演化所需光纤长度, 同时降低了自相似放大对种子源质量的要求, 首次将全正色散光纤锁模激光器成功用于自相似放大, 促进了当前自相似放大系统的全光纤化. 关键词： 非线性整形 光纤放大器 自相似放大 飞秒激光     

高速OCDM系统中的全光阈值技术分析

分析了高速OCDM系统中基于非线性光学环境(NOLM)和非线性放大(NALM)环境的全光阈值技术。考虑了NOLM环境输入脉冲峰值功率对其阈值判决功能的影响,数值模拟了由高非线性光纤构成的NOLM和NALM环境的脉冲整形和旁瓣抑制功能,并和实验结果进行了比较。结果表明基于NOLM和NALM环境的全光阈值技术都能有效地抑制40 Gbit/s的OCDM系统中的干扰噪声,最优的NOLM环境的脉冲峰值输入功率为2 W,而NALM环境只需要mW量级的脉冲峰值输入功率即能够更好地抑制干扰噪声。     

Multiple access interference rejection in OCDMA using a two-photon absorption based semiconductor device

An experimental demonstration of a two-channel OCDMA system with detection performed using standard linear detection or a TPA-based nonlinear detector is presented. These results show an improvement in the extinction ratio of the decoded signal by ∼5 dB using TPA detection. A simulation model of the TPA detector used during the experiments was created and used in a four-channel OCDMA system simulation using both linear and nonlinear detection methods. The simulation results show that error-free performance is achievable for a 4-user system using the nonlinear TPA detector while the OCDMA system employing linear detection is severely limited by the effects of noise generated by adjacent optical channels (multiple access interference).     

基于超结构光纤光栅的全光编解码性能分析

分析了光码分多址(OCDMA)系统中超结构光纤光栅(SSFBG)编解码器的相关特性, 考虑了输入脉冲宽度、SSFBG编解码光栅之间的波长偏移以及光栅的折射率调制振幅对全光编解码性能的影响。结果表明, 随着输入脉冲宽度和编解码光栅之间的波长偏移量的增加, 自相关峰值旁瓣比和自互相关峰值比下降, 即编解码性能出现下降; 编解码器的插入损耗和相关性能间存在矛盾, 需要折中考虑SSFBG折射率调制振幅的选取。建立了基于SSFBG编解码器的时域相位编码OCDMA系统的数学模型, 考虑了差拍噪声、多址干扰、接收机噪声以及接收机的带宽限制对系统性能的影响, 采用全光阈值技术和turbo编码来提高相干扩时OCDMA的系统性能。     

Design and analysis of coherent OCDM en/decoder based on photonic crystal

The design and performance analysis of a new coherent optical en/decoder based on photonic crystal (PhC) for optical code -division -multiple (OCDM) are presented in this paper. In this scheme, the optical pulse phase and time delay can be flexibly controlled by photonic crystal phase shifter and time delayer by using the appropriate design of fabrication. According to the PhC transmission matrix theorem, combination calculation of the impurity and normal period layers is applied, and performances of the PhC-based optical en/decoder are also analyzed. The reflection, transmission, time delay characteristic and optical spectrum of pulse en/decoded are studied for the waves tuned in the photonic band-gap by numerical calculation. Theoretical analysis and numerical results indicate that the optical pulse is achieved to properly phase modulation and time delay, and an auto-correlation of about 8 dB ration and cross-correlation is gained, which demonstrates the applicability of true pulse phase modulation in a number of applications.     

A novel scheme of two-dimension time-stacked wavelength-time optical code label for optical packet switching network

A novel scheme of time-stacked optical code label based on optical code division multiple (OCDM) technique for optical packet switching network is proposed, in which two-dimensional wavelength-time OCDM code is used as the optical label. Packet loss rate and system characteristic based on the proposed scheme are studied. Results show that less packet loss rate of proposed scheme can be achieved as compared with that of one-dimension time-stacked optical code label system.     

基于光纤光参量放大的光脉冲压窄技术的研究

在高重复频率的光窄脉冲源中,为了获得更窄的脉冲,需要增加泵浦功率|但泵浦功率的提高会使光放大器的增益趋于饱和,放大的自发辐射噪音增强,脉冲光信噪比下降.为此,提出了利用啁啾管理和光纤光参量放大相结合的脉冲压窄方案.将强度调制后的泵浦光通过相位调制引入线性负啁啾,由于经参量过程后在新的闲频光上啁啾会加倍,从而进一步增大了信号的谱宽,并通过色散补偿介质实现了光脉冲压缩.实验给出了10 GHz速率下的结果,通过泵浦光的相位调制在0.5 W平均泵浦光功率条件下得到了脉宽19 ps的光脉冲,结果与理论分析基本吻合.     

基于步进啁啾光纤光栅的编解码器的OCDMA系统性能分析

对基于步进啁啾光纤光栅编解码器的OCDMA系统性能进行了分析,通过数值模拟得到系统性能与系统参数满足的关系,为改善系统性能提供可靠的依据.本文是对基于步进啁啾光纤光栅的OCDMA频阈相位编码一文的深化.     

研制超宽带全光取样示波器设备

全光取样示波器是研究与开发超高速光通信系统和光子交换网络的关键性测试仪器设备. 本文简介了我们自行设计和研制出的超宽带全光取样示波器设备的实验样机系统, 并报道了我们已取得的初步实验结果. 采用自主研发的高稳定性被动锁模飞秒光纤激光器作为该光学示波器的光脉冲取样源, 我们通过利用高度非线性光纤中的四波混频效应, 成功地实现了对脉宽为1.8ps、重复频率分别为10GHz和40GHz的光脉冲信号的全光取样. 然后通过数字信号处理和计算机图形处理, 得到了再现后的超短光脉冲信号波形, 并测出了其脉冲宽度值为2.3ps. 借助于该光学取样示波器实验样机, 我们还成功地完成了对脉宽为1.8ps、经过伪随机数据序列调制后的10Gbit/s和40Gbit/s光数据信号眼图的精确测量. 这是我国首次报道有关超宽带全光取样示波器设备的实际研制工作及其相应的实验测试结果. 所得到的有关超短光脉冲信号波形的测试结果也与用70GHz宽带电子示波器和超快光电探测器组成的常规光电测量系统所获得的结果进行了比较, 清楚地表明了我们研制出的全光取样示波器实验样机比后者具有更高的时间分辨率和更大的测量带宽.     

Simulation of nanosecond square pulse fiber laser based on nonlinear amplifying loop mirror

A nanosecond square pulse fiber laser based on the nonlinear amplifying loop mirror(NALM) is numeri-cally analyzed by the nonlinear Schrdinger equation. The fiber cavity with a NALM has a tendency to provide pulse shaping effect with nonlinearity increasing in the NALM,and the nanosecond square pulse is generated by the pulse shaping effect. The numerical results show that the stable square pulse can be obtained when the parameters of the NALM are chosen appropriately. The generated square pulses have flat top and no internal structure.