光纤通信系统中色散与自相位调制作用下的频域传递函数

由基本物理过程出发,导出了数字或模拟强度调制光通信系统中,包含光纤损耗,色散和自相位调制综合作用下的光功率频域传递函数,由此得到了任意功率波形在传输过程中的演化表达式及各项的物理意义,结果表明,自相位调制导致的功率变化在低频部分与调制频率的平方成正比,在高频部分则与调制频率的平方的正弦成正比。解析公式与数值模拟结果在小调制信号下相符得很好,特别适用于计算非线性效应对系统噪声的影响以及诸如双边带和单边带微波调制光通信系统等情况;在诸如非归零码的大调制信号下,本文公式仍能正确地表示传输后的波形,对系统设计和分析有指导意义。     

单模光纤中基于交叉相位调制的压缩脉冲对产生

基于波长位于反常色散区强泵浦脉冲的交叉相位调制,通过对波长位于正常色散区的弱脉冲在单模光纤中的传输进行数值模拟,得出了一种压缩脉冲的新方法.计算结果表明,在零色散波长位于弱脉冲波长和泵浦脉冲波长中间附近的情况下,交叉相位调制(XPM)与群速度色散(GVD)的共同作用能使弱脉冲演化成比其初始宽度窄得多的脉冲对.同时我们还发现,泵浦脉冲的相对于信号脉冲初始峰值功率愈高,初始相对宽度越小,所得弱脉冲的压缩比和压缩后脉冲峰值功率愈高,压缩到最窄时所需光纤长度越短.最后对基于这一压缩的物理机制作了详尽的分析.     

基于光纤中交叉相位调制的波长转换器研究

波长转换器在未来的全光网络中将起到重要的作用.通过大量的数值仿真,研究了利用色散位移光纤中的自相位调制效应的波长转换器,首次对各参量,包括输入光信号脉冲的峰值功率,连续波的功率,两束光信号的频率间隔,光纤的色散,光纤的长度以及输入信号的比特率对此波长转换器的性能影响进行了数值研究.结果表明,光纤的色散和输入光信号脉冲的功率在这种波长转换器中起重要作用,而且这种波长转换器可以对高达200Gb/s的信号进行转换.     

零色散附近的交叉相位调制不稳定性分析

以三、四阶色散项的耦合非线性薛定谔方程为基础,考虑光纤损耗及高阶色散,研究了双光束在零色散附近的交叉相位调制不稳定性.理论上导出描述交叉相位调制不稳定性的色散方程,并进行数值模拟计算.结果表明：由于四阶色散的影响,在光纤的正常、反常色散区,交叉相位调制不稳定性均发生在两个频谱区.如光脉冲工作在最小群速度色散附近时,四阶色散对光纤的交叉相位调制不稳定性将起决定性作用,可使增益谱出现一个新的峰值.光纤损耗使增益的谱宽变窄.对给定的传输距离,随着光纤向零色散附近靠近,两个频谱区谱宽增加直到相互重叠.数值分析了两光波有差别时的交叉相位调制不稳定性.     

基于脉冲对交叉相位调制的亮脉冲的压缩

提出了一种利用色散位移光纤(DSF)压缩波长位于光纤正常色散区的亮脉冲的方法.即让亮脉冲与一个中心波长位于光纤反常色散区的强脉冲对在光纤中共同传输,在适当条件下,交叉相位调制(XPM)效应会导致亮脉冲的压缩.通过分步傅里叶方法(SSFM)对这一压缩过程进行数值模拟和分析,结果表明高斯脉冲的脉宽被压缩了9.8倍,峰值功率增加了6.5倍,且该方法可以有效地避免脉冲走离效应,使脉冲获得更好的压缩效果.     

基于光纤交叉相位调制效应的全光位时钟提取技术

对利用光纤交叉相位调制效应实现全光位时钟提取的过程进行了说明和分析;重点分析了色散位移光纤的长度和入射信号的脉宽和强度、以及走离对输出时钟信号的影响;对时钟信号的啁啾特性进行了讨论和分析。     

高阶色散导致的交叉相位调制不稳定性

在考虑光纤损耗及高阶色散的情况下,以三、四阶色散项的耦合非线性薛定谔方程为基础,研究高阶色散对交叉相位调制不稳定性的影响.研究表明:三阶色散对调制不稳定性不起作用;由于四阶色散的影响,在光纤的正常、反常色散区,交叉相位调制不稳定性均发生在两个频谱区.且反常色散区两频谱区都比正常色散区的宽,反常色散区第二频谱区比正常色散区的更靠近零点.光纤损耗对增益谱的谱宽有较大影响,它使增益的谱宽变窄,且随传输距离的增大谱宽变得更窄.     

高速调制光自泵浦-互泵浦相位共轭共存实验研究

利用Cu:KNSBN晶体的慢响应光折变效应,研究了高速振幅调制的自泵浦互泵浦相位共轭共存特性,给出了相互作用光的调制频率和入射位置对其相位共轭反射率的影响实验结果表明,自泵浦与互泵浦相位共轭共存时,相位共轭光可以无失真的传输时域信息,因而可用于光通信及时域光信息处理.     

具有高阶色散项的交叉相位调制不稳定性分析

以包含了三、四阶色散项的耦合非线性薛定谔方程为基础,重点研究了三、四阶色散对交叉相位调制不稳定性的影响。结果表明：三阶色散对调制不稳定性不起作用;当满足一定条件时,由于四阶色散的影响,不仅在光纤的反常色散区,而且在光纤的正常色散区,交叉相位所致的调制不稳定性均发生在两个频谱区。当光纤各参量及两束入射光波功率一定时,光纤反常色散区第一区域的增益谱要比正常色散区第一区域的增益谱宽;同时,反常色散区第二区域的增益谱比正常色散区第二区域的增益谱更靠近零点;进一步对比反、正常色散区的这两个频谱区,发现两个频谱区的范围有确定的对应关系。     

自相位调制和交叉相位调制共同作用下抽运探测波结构中的信号扰动研究

针对强度调制直接检测波分复用系统研究了抽运探测波结构中自相位调制和交叉相位调制共同作用下的光信号传输,给出了确定任意抽运信号下的探测波时域波形及强度调制率的理论解析方法,分析了信道间隔、传输速率对于交叉相位调制的影响,发现抽运波自相位调制的作用主要体现在使探测波时域强度调制率有所增大,解析结果和数值仿真能较好地吻合。     

飞秒激光作用下全向高反膜破坏的激发过程

设计和制备了全向高反膜SiO₂/TiO₂，研究了它在不同脉冲宽度、不同脉冲能量的飞秒激光作用下的破坏阈值和烧蚀深度.利用发展的抽运-探针方法，研究了抽运脉冲作用下材料中导带电子的超快激发和能量沉积过程，建立并求解了飞秒激光激发材料和材料的激发对抽运光自身反作用的耦合动力学模型.模型较好地揭示了材料破坏的激发过程. 关键词： 飞秒激光 全向高反膜 激发过程 破坏机制     

Control of polarization signal distortion by frequency domain phase conjugation in optical fiber systems

Optical frequency domain phase conjugation(FDPC) is based on phase conjuga-tion of spectrum of an input signal.It is equivalent to the phase conjugation and the time reversal of the temporal envelope of an input signal.The use of FDPC to con-trol polarization signal distortion in birefringent optical fiber systems is proposed.Evolution of polarization signals in the system using midway FDPC is analyzed theoretically and simulated numerically.It is shown that the distortion of polariza-tion signals can be controlled effectively by FDPC.The impairments due to disper-sion and nonlinear effects can be suppressed simultaneously.     

A detailed analysis of cross-phase modulation effects on OOK and dpsk optical WDM transmission systems in the presence of GVD,SPM, and ASE noise

A performance analysis is carried out to evaluate the effect of cross-phase modulation (XPM) on a dispersion-managed 20 Gb/s optical wavelength-division multiplexing (WDM) transmission system using either the on-off keying (OOK) or the different-phase-shifting keying (DPSK) modulation, in the presence of the group-velocity dispersion (GVD), self-phase modulation (SPM), and amplified spontaneous emission (ASE). It is found that to achieve a bit error rate (BER) of 10⁻⁹ at a distance of 160 km, a 1.0 dB XPM power penalty is incurred for input channel power of 3 dBm in the OOK transmission and 7 dBm in the DPSK transmission. The power penalty increases with input channel powers and is inversely proportional and exhibits oscillations with respect to the channel separation. The oscillation is evenly spaced for the DPSK but not for the OOK and suggests the presence of optimum separation values. The XPM penalty decreases when a high dispersion fiber is used and increases linearly with increasing dispersion slope. Small residual dispersion can reduce the penalty of nonlinear effects.     

基于脉冲对的交叉相位调制脉冲压缩中离散效应的抑制

提出一种新的抑制离散效应的方法——非对称脉冲对法，并对采用该方法和采用非同步耦合法在基于脉冲对交叉相位调制对脉冲进行压缩过程中，对离散效应影响的抑制效果进行了研究.数值模拟的结果显示：对于峰值功率为10mW、半极大全宽度为5ps的高斯入射脉冲，采用非对称脉冲对法，可以获得压缩比为137、基座能量比为0122、峰值功率为116mW的压缩脉冲. 关键词： 交叉相位调制 离散效应 非同步耦合法 非对称脉冲对法     

Effects of walk-off on cross-phase modulation induced modulation instability in an optical fibre with high-order dispersion

This paper investigates the effects of walk-off among optical pulses on cross-phase modulation induced modulation instability in the normal dispersion region of an optical fibre with high-order dispersion. The results indicate that, in the case of high-order dispersion, the walk-off effect takes on new characteristics and will influence considerably the shape, position and especially the number of the spectral regions of the gain spectra of modulation instability. Not only the group-velocity mismatch, but also the difference of the third-order dispersion of two optical waves will alter the gain spectra of modulation instability but in different ways. Depending on the values of the walk-off parameters, the number of the spectral regions may increase from two to at most four, and the spectral shape and position may change too.     

基于线性光放大器的交叉相位调制波长转换啁啾特性研究

建立了基于线性光放大器(LOA)的交叉相位调制波长转换模型,模型考虑了纵向载流子密度变化引起的有源区折射率的改变、端面反射、相位调制、放大的自发辐射噪声和横向垂直光场(VCL)的增益钳制作用。利用分段方法模拟计算了布拉格反射镜的反射率、偏置电流、信号光和探测光的功率和波长、信号速率与转换后信号啁啾的关系。结果表明:LOA具有增益钳制作用,能提高转换后信号的性能;增大布拉格反射镜的反射率可以降低转换后信号的啁啾;合理控制输入信号光和探测光的强度,调整干涉仪两臂LOA偏置电流的强度,可以获得啁啾较小的转换信号。     

Steepest-descent method-based adaptive frequency domain equalizer in coherent optical orthogonal frequency division multiplexing with quadrature phase shift keying modulation

An adaptive frequency domain equalizer (A-FDE) in quadrature phase shift keying-coherent optical-orthogonal frequency division multiplexing (QPSK-CO-OFDM) system is proposed in this paper. A-FDE uses steepest descent method to search the optimal equalization parameters. And through applying the adaptive control factor (ACF) to monitor the state of A-FDE, the interference from phase noise (PN) and chromatic dispersion (CD) can be mitigated. The numerical simulation shows that the performance of A-FDE has a remarkable improvement on combating PN and CD comparing with the conventional decision-directed equalizer (DDE). And the A-FDE can achieve the forward-error-correction (FEC) threshold in noisier scenario. Furthermore, because the calculation of ACF only bases on valid data instead of pilot symbols (PSs), A-FDE has low PS overhead merit.     

交叉相位调制提高半导体激光器混沌载波发射机带宽方法

提出半导体激光器混沌交叉相位调制(XPM)光反馈提高混沌载波发射机带宽方法,建立了有外腔光纤传输反馈XPM控制下的激光动力学物理模型.理论导出XPM作用下激光双反馈频率失谐公式,指出XPM产生的非线性相移影响了激光器增益和线宽增强因子,其光纤二阶非线性效应使激光振幅和相位变化更加丰富,而非线性相移的出现进一步增加了新的频率分量并使频谱展宽.数值结果表明,XPM使激光器混沌带宽增加到4倍以上,使激光混沌张弛振荡频率增加到2.85倍,其光纤长度、入纤光功率、面镜反射系数、光纤二阶非线性系数等都能影响激光混沌带宽.     

Carrier--envelope phase effects for a dipolar molecule interacting with ultrashort laser pulse

In this paper the phase-dependent features of ultrashort laser pulse resonant propagation in a two-level dipolar molecule are demonstrated by solving full Maxwell--Bloch equations. The electronic properties of dipolar molecule 4-trans-[p-(N, N-Di-n-butylamino)-p -stilbenylvinyl] pyridine (DBASVP) molecule, one-dimensional asymmetric organic molecule, is calculated by density functional theory at \textit{ab initio} level. The numerical results show that the carrier propagation and the spectrum evolution of the pulse are sensitive to its initial phase and the phase sensitivity is more obvious for larger area pulse. The phase-dependent feature is more evident in dipolar molecule because the permanent dipole moment makes the nonlinear effects stronger.     

超短光脉冲在光纤中传输计算机模拟计算的研究

本文提出了一种研究超短光脉冲在介质中传输特性的简单的计算机计算方法.用该方法得到了正色散光纤中的频率调制、频谱加宽和方波自成形,以及负色散光纤中的一、二、三阶孤子传输.其数值计算结果与解非线性薛定谔方程的数值结果完全一致.