基于低损耗多芯光纤的空分复用量子密钥分配

基于商用4芯低损耗多芯光纤（MCF）和相位编码量子密钥分配（QKD）系统,实验验证空分复用-量子密钥分配（SDM-QKD）方案的实际产业化可行性。通过超过4 h不间断运行,当共纤传输距离为21.39 km时,QKD的安全密钥率平均值为2.90 kbit/s,量子比特误码率平均值为0.88%;当共纤传输距离为42.78 km时,QKD的安全密钥率平均值为0.75 kbit/s,量子比特误码率平均值为2.15%。与量子信号单独占用一根光纤时QKD的性能进行对比,商用多芯光纤的芯间串扰对QKD信噪比的影响较小,表明基于商用多芯光纤可实现SDM-QKD的实际部署和应用。     

结合波分复用和空分复用的光纤光栅串口总线式检测系统

结合波分复用和空分复用技术,可增加光纤Bragg光栅(FBG)传感波长的解调数目。开发了FBG传感器检测仪与计算机系统之间的光纤Bragg光栅传感检测系统。该系统通过串口总线分别与光开关和解调仪通信,实现了传感光谱的实时描绘和16通道的FBG传感中心波长的动态更新。测试结果表明,系统工作波长范围为1527~1566nm,中心波长分辨率为1pm,一次采集光栅波长信息时间为620ms。     

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     

空分复用光纤放大器增益均衡技术研究进展

随着第五代移动通信技术的正式商用,全球网络流量的需求呈爆炸式增长,传统单芯单模光纤通信系统的容量已接近香农极限,实现通信系统的升级扩容迫在眉睫.空分复用光纤通信系统基于空间维度复用,可有效解决未来通信系统的扩容难题,而空分复用光纤放大器是不可或缺的核心器件和研究焦点之一.当多信道功率增益不均衡时,功率差将会随传输距离的...     

面向模分复用的少模光纤熔接失准容忍度分析方法

提出基于拉盖尔-高斯模的少模光纤熔接失准容忍度分析理论模型,剖析不同少模光纤归一化截止频率和纤芯半径参数熔接条件下,熔接点处空间模式耦合效率对横向偏移、旋转角度等熔接参数的容忍度变化规律,并以六模光纤(可支持LP₀₁、LP_11a、LP_11b、LP_21a、LP_21b和LP₀₂模式)熔接为例进行分析。数值分析结果表明,在不同光纤参数归一化截止频率V和纤芯半径a条件下,不同空间模式之间的耦合效率对熔接横向偏移量d和角度失配θ的容忍度呈现不同的分布规律。发送与接收少模光纤的V值相差越大,LP₀₁自耦合效率对熔接横向偏移量的容忍度越低,而不同纤芯半径a下熔接偏移量对自耦合效率的影响较光纤V的影响更显著等。因此,针对不同参数少模光纤熔接,需要严格控制熔接的横向偏移和角度失配,以达到理想的空间模式熔接耦合效率。该理论模型为评估少模光纤熔接质量及熔接参数匹配设计与优化提供了理论依据。     

具有模式依赖损耗的模分复用系统的动态信道补偿特性

对具有模式依赖损耗(MDL)的光纤模分复用(MDM)传输系统进行仿真,同时考虑了MDL与突发干扰对系统性能的影响。分析MDL对4×4 MDM传输系统的影响,同时施加不同强度的快速干扰。采用自适应算法,即最小方均(LMS)算法和递归最小二乘(RLS)算法,进行快速信道补偿,使用方均误差(MSE)计算信道补偿算法的性能。仿真结果表明:MDL使系统性能下降;LMS和RLS算法均能补偿动态干扰对系统的影响,但MDL使补偿后的系统性能变动较大,即MSE的方差变化较大。     

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.     

无源式光纤光栅空、时分复合复用传感系统

受 1× 3光开关控制 ,脉冲宽带光波被导入 3× 5光栅传感器阵列中待查询的任一光栅串 ,根据传感元间光纤延时程度的不同 ,利用电子程控开关 ,对来自不同光栅信号的选择通导 ,借助非平衡迈克耳孙扫描干涉仪对传感信息进行解调 ,成功地实现了空、时分复合复用传感     

面向模分复用的偏振保持领结型椭圆芯少模光纤的设计

提出了一种弱耦合领结型椭圆芯应力保偏少模光纤(PM-FMF),通过使用高折射率纤芯,所提出的光纤可在1505～1585 nm波段下,支持32个独立的本征模式。椭圆纤芯和领结型应力区的引入,有效地分离了相邻的本征模式。采用有限元法对领结型椭圆芯应力PM-FMF的纤芯及领结型应力区的结构参数进行优化。评估了光纤参数对模式数量、模式间的最小有效折射率差、模态双折射、应力双折射以及弯曲损耗的影响。此外还分析了该光纤的带宽性能,包括模式间的有效折射率、有效折射率差、差分模式时延(DMD)。经数据分析,在1505～1585 nm波段下,该光纤支持的32个本征模式是完全分离的,相邻模式之间的最小有效折射率差大于1.295×10⁻⁴。所提出的弱耦合保偏少模光纤能够提高传输容量,在本征模式复用传输中具有潜在的应用前景。     

弱耦合多芯光纤芯间串扰分布特性

基于功率耦合理论,对多芯干涉弱耦合多芯光纤(MCF)传输系统的光信号功率和芯间串扰(ICXT)特性进行了详细的研究,推导出相应条件下光信号功率及ICXT的解析表达式。研究发现,经过长距离的纵向传输之后,各纤芯中的光信号功率都将达到一个动态平衡的状态,并且提出了动态平衡归一化功率的计算公式。在多芯干涉MCF传输系统中,不同入射纤芯对耦合纤芯串扰的贡献是不相关的,耦合纤芯中ICXT的分布可以看成是多个双芯单输入ICXT分布的累加。基于串扰分布累加的特性,得到了多个经推广后的串扰评估数学模型,完善了多芯干涉情况下ICXT的分析理论,这可为该情形提供良好的理论分析工具。     

Performance Analysis of Duty-Cycle Division Multiplexing over Wavelength Division Multiplexing System

Abstract

Performance optimization of a duty-cycle division multiplexing system over 8- and 40-channel wavelength division multiplexing networks is reported in this article. The modified duty-cycle division multiplexing system with optical domain multiplexing using a dual-drive Mach–Zehnder modulator is simulated with two and three users per wavelength. Using conventional dispersion compensation, the 40 × 40-Gbps system with two and three users per channel can support 240 and 160 km of transmission distance, respectively. The dispersion management technique based on a chirped fiber Bragg grating is proposed for a 40 × 3 × 13.33-Gbps duty-cycle division multiplexing/wavelength division multiplexing system that allows double the transmission distance compared to conventional technique.     

偏振复用系统中解复用端的偏振控制算法

介绍了一种基于局部粒子群算法来实现偏振复用系统中的偏振控制。在偏振复用系统的接收端，该算法通过对偏振控制器相位延迟的调整，实现调整接收端光信号的偏振态，从而恢复因光纤链路的不完美性而造成改变的偏振态，达到降低误码率的目的。该方法无需目标函数，具有高可导性，从而避免了局部收敛和所附加的复位问题。实验结果表明，基于局部PSO算法的偏振控制器能够将任意输入的偏振态转换为目标线偏振态，误差控制在0．5％以内。     

可见光通信多维复用技术研究

LED替代白炽灯和日光灯用于照明已经成为明显的趋势。LED可以同时用于照明与通信的特点,使得可见光通信(VLC)成为了近年来国内外研究的热点。由于其具有无辐射、抗电磁干扰、频谱使用无需授权等优势,VLC已成为下一代高速无线接入的新兴技术。目前VLC发展的主要挑战在于LED有限的调制带宽限制了VLC系统的传输速率。针对这一瓶颈,从VLC系统多维复用方式出发,详细介绍了波分复用、频分复用、偏振复用和空分复用四种复用技术,实现多路复用信号并行传输,从而有效提升系统的传输容量。通过对这四种技术原理和性能的分析与讨论,验证了多维复用技术在提升VLC系统传输容量上的可行性,表明了其在VLC系统中广泛的应用前景。     

光子晶体波导耦合的波分复用研究

两平行光子晶体单模波导的相互耦合组成一个耦合结构。两本征模的色散曲线相交并出现简并,简并模之间的耦合作用使模式的分布发生了改变。由于耦合的作用,各个波长的光波会在不同的波导中传输。在简并点处两本征模发生解耦合,光波会沿着原来的方向传输。将两个不同耦合长度的光子晶体波导耦合结构集成在一起,就可以组成一个三波长的光子晶体波分复用器。     

基于密集波分复用技术的Bragg光栅水听器

论述了用Bragg光栅制作水听器的原理和意义,利用光纤通信的密集波分技术,实现声压信号动态解调.采用压力增敏材料对Bragg光栅封装来增加其响应灵敏度,为避免温度变化引起光栅交叉敏感,在室温23±1℃条件下进行试验,给出实验结果.实验表明:基元水听器的频率响应平坦度好,信号输出稳定.同时采用密集波分技术动态解调声信号方案是可行的.     

Optimum Compensator Positioning to Reduce Four-Wave Mixing in Wavelength Division Multiplexing Optical Communication Systems Using Dispersion-Managed Fibers

Abstract

The impact of the compensator's location along the optical fiber on a variation of four-wave mixing power penalty is investigated theoretically and numerically for dispersion-managed fibers in wavelength division multiplexing systems. The power penalty is analyzed for fibers with different attenuation coefficients and lengths, and the optimum positions for the compensator along the fiber is discussed in cases of both dispersion compensation of each fiber section between two amplifiers and whole-compensation.     

一种用于密集波分复用系统中的可调谐液晶法布里-珀罗滤光片

基于液晶分子的双折射特性，设计并制作了一种结构简单的可用于波分复用系统中的可调谐液晶法布里-珀罗滤光片。对器件的光谱调谐特性进行了分析和模拟，并得到了液晶分子的折射率调制与其分子在电场作用下产生的转动角度之间的关系式。最后，对所设计的结构进行了制作和实验，测试结果显示了滤光片的性能受液晶分子的排列特性和法布里-珀罗腔的反射镜参量的影响较大，同时实验表明了这种利用向列型液晶分子作为法布里-珀罗腔内介质的可调谐滤光片在加电压调试下其调谐性能良好，调谐范围可覆盖C波段，透过峰的半峰全宽达到了0．8nm，实验结果与设计相吻合。     

Recent Progress of Wavelength Division Multiplexing Technology In Tera-bit/s Transoceanic Undersea Cable Systems

Transmission capacity for optical undersea cable systems is growing remarkably and a more than 500-fold increase has been achieved for commercial systems over the past 10 years. The first optical fiber cable in the Pacific Ocean went into service in 1989 and has a capacity of 280 Mbit/s per fiber pair. The emergence of an Erbium-doped fiber amplifier paved the way for a drastic capacity increase for these cables, and large capacity optical amplifier undersea cable systems with 5 Gbit/s per fiber pair were constructed worldwide in 1995-1996. Recent 10 Gbit/s-based wavelength division multiplexing (WDM) technologies together with new fibers and new amplifiers have allowed a further increase in capacity up to 160 Gbit/s, and these WDM systems will begin commercial service in both the Pacific Ocean and the Atlantic Ocean in 2000. Research interest is now being directed towards the development of undersea cable systems with a transmission capacity of 1 Tera-bit/s or more. This paper reviews the key technologies for next generation 160 Gbit/s optical undersea cable systems and recent progress towards Tera-bit/s systems. Dispersion managed soliton transmission for future higher bit rate WDM is also discussed.     

低泵浦功率的遥泵放大在超长跨距密集波分复用系统中的应用

针对长跨距密集波分复用系统中喇曼放大入纤泵浦功率过大的问题,将遥泵放大器（RP-EDFA）引入到系统中,通过对共纤RP-EDFA的噪音性能及其优化设计的研究,在理论上计算比较了RP-EDFA系统和后向喇曼放大系统在不同泵浦功率水平下的光信噪比和非线性相移,表明遥泵放大技术有效降低了入纤泵浦的功率水平,更适合长跨距应用.运用遥泵放大技术,对一个典型的长跨距系统进行系统Q值的模拟,结果表明：在 220 mW泵浦功率水平下可以实现跨距为 167 km的40×11.6 Gbit/s系统1000 km传输,Q值裕量4.4 dB.