多波长双二进制载波抑制归零码光分组产生方法研究EI北大核心CSCD

为了简化多波长光分组交换系统的发送端结构,提出了一种基于马赫-曾德尔延时干涉仪(MZDI)器件实现多波长双二进制载波抑制归零码(DCS-RZ)格式的光分组产生方法。该方法采用单个MZDI器件将波分复用(WDM)差分相移键控(DPSK)净荷信号转换成WDM DCS-RZ净荷信号,同时完成WDM非归零码(NRZ)标签与净荷信号的耦合,得到WDM DCS-RZ光分组信号。通过4×40 Gb/s DCS-RZ光分组信号产生、传输和分离仿真实验,验证了方法的可行性。仿真结果表明:240 km光纤传输后,净荷在经过法布里-珀罗(F-P)滤波器分离后接收灵敏度仅下降1.8 d B。     

产生暗归零码光标记信号的新方案

在对预编码、调制和编码过程进行改进的基础上,提出了一种利用一个双臂马赫-曾德尔铌酸锂调制器和一个电信号时延器产生可调占空比和消光比的光暗脉冲归零码二进制信号的新方案。实验证明这种信号能用传统的二进制强度调制-直接检测系统的接收机进行检测。实验得到了在调节电信号时延器时速率为2.5 Gbit/s的光暗脉冲归零码二进制信号的频谱变化规律,以及占空比分别为0.25,0.35,0.60和0.80时光暗脉冲归零码二进制信号的误码率和眼图。此外,利用该方案产生的光暗脉冲归零码二进制信号可以作为标记在光标记交换网络中得到应用。     

基于多边带调制产生全光正交频分复用信号的研究

研究了基于双臂马赫-曾德尔调制器(MZM)产生全光正交频分复用信号的原理,讨论了正交光子载波的产生由MZM的射频驱动和直流偏置电压决定的特性;并对基于载波抖动对系统的损伤定义了一个新的参数--载波均衡,以准确地描述产生全光正交频分复用载波的传输性能.根据选择的载波均衡参数,得到了产生2,3,4和5条正交光载波的最佳工作...     

光交换芯片中串扰的相干特性研究

以马赫-曾德尔干涉仪光开关单元组成的4×4 Benes光交换芯片为例，研究了光交换芯片中的相干问题。理论推导了光交换芯片输出端口与输入端口之间光场的变换关系，揭示了信号和串扰的产生规律，分析了光开关状态对串扰相干强度的影响。仿真研究表明：相干串扰对信号插损的影响可以忽略；在不同光开关组合状态下，光交换芯片的串扰波动可达7 dB。根据相干光束之间的相位关系，提出一种等效去除光交换芯片中串扰相干性的方法。另外，对串扰大小对通信误码率的影响进行了实验评估。     

基于周期极化反转铌酸锂光波导高速非归零码到归零码的转换

研究了基于周期极化反转铌酸锂光波导级联二阶非线性效应实现非归零码到归零码高速全光码型转换的新方案,使用的是马赫-曾德尔干涉仪结构.转换原理是非归零码信号光在级联倍频和差频过程中受到的放大作用引起马赫-曾德尔干涉仪的不平衡,进而通过干涉相消产生归零码信号光输出.首先从耦合波方程出发,数值模拟了非归零码到归零码码型转换过程.然后分析了波导长度、光功率、相对时延对消光比的影响并对码型转换进行了优化设计.最后分析了转换带宽,模拟计算表明信号光在90nm的3dB带宽内可调谐,进而可以实现多信道的同时转换. 关键词： 码型转换 级联倍频和差频 周期极化反转铌酸锂 马赫-曾德尔干涉仪     

基于周期极化反转铌酸锂光波导高速非归零码到归零码的转换

研究了基于周期极化反转铌酸锂光波导级联二阶非线性效应实现非归零码到归零码高速全光码型转换的新方案，使用的是马赫-曾德尔干涉仪结构.转换原理是非归零码信号光在级联倍频和差频过程中受到的放大作用引起马赫-曾德尔干涉仪的不平衡，进而通过干涉相消产生归零码信号光输出.首先从耦合波方程出发，数值模拟了非归零码到归零码码型转换过程.然后分析了波导长度、光功率、相对时延对消光比的影响并对码型转换进行了优化设计.最后分析了转换带宽，模拟计算表明信号光在90nm的3dB带宽内可调谐，进而可以实现多信道的同时转换.     

基于多模干涉耦合器的集成热光开关实验研究

报道了一种基于多模干涉(MMI)耦合器的马赫曾德尔干涉仪(MZI)型2×2集成热光开关的实验研究结果,插损为3.40 dB,偏振相关损耗为0.47 dB,直通和交叉状态消光比分别为32.01 dB和16.42 dB,响应时间小于3 ms,开关功耗为658 mW。针对直通和交叉状态消光比不对称的现象,从理论上做出了解释,因为半导体平面光波电路(PLC)工艺一致性较好,两个多模干涉耦合器的分光比虽然因工艺误差偏离50∶50,但误差量相近,这个特点对光开关直通和交叉状态的消光比产生了不同影响。分析了在波导上制作加热电极对波导有效折射率的影响,估算其增量在2×10-4量级。     

基于压电陶瓷的光相位调制器的调制系数测量及验证

实现了一种快速简单有效的测量基于压电陶瓷(PZT)的光相位调制器相位调制系数的方法。利用光纤马赫-曾德尔(M-Z)干涉仪输出光强度与两臂相位差的函数关系,通过3×3解调算法可以计算基于PZT的光相位调制器的相位调制系数。实验中在M-Z干涉仪另一臂加上一个基于PZT的相位调制器以减小系统噪声的影响,并在相位生成载波(PGC)解调实验中作为干扰源。最后通过PGC解调方案解调出了3×3耦合器的第一路输出信号中的干扰信号,实验验证了所测量的结果,表明该方法是行之有效的。     

基于马赫-曾德尔干涉仪的1×8硅基热光开关

设计并制备了一种基于树形结构的1×8硅基热光开关,该热光开关由1个2×2和6个1×2马赫-曾德尔干涉仪的基本单元结构组成。该1×8硅基热光开关采用与互补金属氧化物半导体兼容的工艺制造。通过氮化钛加热器来改变波导的温度,利用硅的热光效应实现光开关功能。实验结果表明：在1550 nm工作波长下,该热光开关的平均片上插入损耗约为1.1 dB;所有输出端口的串扰都小于-23.6 dB;开关响应时间小于60μs。     

环形谐振器辅助马赫-曾德尔干涉仪型波长交错滤波器的研究

将环形谐振器与马赫-曾德尔干涉仪相结合,利用谐振器反馈回路引入的相位调节效应,选择合适的谐振器耦合角,设计出一种具有最大平坦滤波响应的环形谐振器辅助马赫-曾德尔干涉型波长交错滤波器.与普通马赫-曾德尔干涉型波长交错滤波器相比,不仅阻带抑制(>38dB)和过渡带滚降特性明显加强,而且在通带中心15 GHz范围,将色散降低到±10 ps/nm以内,从而可以有效避免对传输信号造成失真.在此基础上,进一步研究环周长(Lr)与马赫-曾德尔干涉臂长差(△L)之间的关系,指出波长交错滤波器奇偶输出端口的带宽分配比直接决定于Lr/△L,当调整Lr/△L=1/2,可以实现具有1;2非对称带宽分配特性的新型波长交错滤波器,为10 Gb/s向10 Gb/s 40 Gb/s系统升级提供一种简单、灵活的方式.     

基于光纤Bragg光栅位移测量的研究

介绍了一种基于布喇格光纤光栅技术的位移测量方法。利用宽带光源经不同的布喇格光栅得到一种由温度稳定器控制波长稳定性的合成光源。由于系统设计的合成光源波长比常规光源的波长长，所以允许的光程差测量范崮提高了几百倍，从而使得布喇格光纤光栅的波长准确性提高了干涉仪位移测量的准确性。此外，利用光外差法马赫一曾德尔干涉仪进行了位移测量实验，得到了很好的效果。     

新型四倍频光生毫米波矢量信号调制技术

提出一种基于双并联马赫-曾德尔调制器(MZM)的新型四倍频光生毫米波技术,并用于矢量信号调制。传统的四倍频调制技术,由于数据信号同时调制到+2,-2阶边带上,拍频检测后两个边带上数据信号会产生相位叠加,只适用于不归零码(NRZ)等强度调制格式。提出的矢量信号调制技术将数据信号调制在一个-1阶边带上,另一个+3阶边带不携带数据,在拍频检测后幅度和相位信息被正确保留。同时,四倍频模块降低了传输过程中对电和光器件的带宽需求。理论分析和仿真结果表明,通过此方法产生的携带在60GHz载波上的6.25×108 symbol/s的四相相移键控(QPSK)信号,经过20km单模光纤传输后,误差向量幅度(EVM)损耗可以忽略。     

基于偏振复用光调制器产生PDM-16QAM射频信号

提出了一种采用单个光调制器产生频率稳定、偏振复用的矢量毫米波信号新方案。通过将双极化马赫-曾德尔调制(DP-MZM)和偏振复用16阶正交幅度调制(PDM-16QAM)相结合,实现了PDM-16QAM信号在系统链路中的有效传输,传输速率为64 Gbit/s@28 GHz,误码率被控制在4.2×10^-2以内。系统结构简单,频谱效率高,传输速率大幅提升,在未来光载无线通信网络中具有巨大的应用价值。     

调制损耗对硅基MZI结构光调制器非线性特性的影响

针对基于马赫-曾德干涉仪结构的硅基光调制器中非线性电光响应的问题,采用包含PN结非线性调制损耗和非线性折射率变化的模型,通过数值仿真方法,研究了上下两臂对称和不对称两种情况下,调制损耗对硅基光调制器非线性的影响.对比考虑调制损耗和忽略调制损耗的模型,发现在常规大信号情况下,当光调制器偏置相位为0时,调制损耗使得三次谐波增强,四次谐波减弱;当光调制器偏置相位为π/2时,调制损耗使得二次和四次谐波增强;而在小信号情况下,三次和四次等高次谐波不明显,在光调制器偏置相位为0时,调制损耗在光调制器上下两臂不对称情况下增加了基频分量串扰;在光调制器偏置相位为π/2时,调制损耗的影响主要表现为增加了二次谐波分量.     

基于双平行调制器光毫米的产生与测试

提出了一种光载毫米波产生新方案,采用双平行马赫曾德调制器（DPMZM）,基于线性的光相干技术,产生四倍频的毫米波信号。该技术不需要复杂的电信号处理,以及射频信号的锁相技术,便可产生稳定的毫米波信号。该方法产生的毫米波信号具有频率稳定、抖动小、信噪比高等优点,可以广泛应用于光电器件测试与校准。     

利用马赫-增德尔干涉仪改善光纤激光器输出激光性能的研究

本文设计了马赫-曾德尔干涉仪(MZI)在实验上改善1.5μm光纤激光器的输出性能,研究了MZI分束镜的反射率以及锁定MZI透过率对抑制激光输出噪声的影响。在MZI运转于最佳状态时,1.5μm光纤激光器的功率稳定性由±0.20%提升至±0.09%,激光的强度噪声在10 kHz^35 kHz分析频率范围内得到了抑制,在分析频率为15 kHz处,强度噪声降低了约8 dB,为制备1.5μm非经典光场提供了优质激光光源。     

基于线性光放大器的全光逻辑异或门理论分析

基于速率方程建立了线性光放大器(LOA)的数值模型,模拟了线性光放大器的增益钳制特性。与对称结构马赫曾德尔干涉仪(MZI)的传输矩阵相结合,构建了线性光放大器马赫曾德尔干涉仪全光逻辑异或门模型,实现了两路40Gbit/s信号的异或运算。与传统的半导体光放大器(SOA)构成的马赫曾德尔干涉仪型异或门进行了比较,从器件结构上对两种异或门运算结果的差异给出了解释。结果表明,线性光放大器具有平坦的增益特性,对输入信号的扰动具有不敏感性,垂直光场缩短了载流子恢复时间;线性光放大器马赫曾德尔干涉仪结构可以实现异或运算;利用差分相位法可以解决载流子恢复时间对信号处理速度的限制,合理地选择延迟时间能获得较好的运算结果;输出信号具有眼图张开度大、消光比高、峰值啁啾小、对波长变化不敏感等优点。     

马赫-曾德尔型全光分插复用器特性调整的实验研究

分析了影响基于光纤光栅和马赫曾德尔干涉仪的光分 插复用器 (OADM)的特性的原因 ,根据理论分析和模拟计算 ,提出通过监控输入端口的背向反射光特性和局部加热的方法来判断和相应调整器件的参数 ,并用来模拟紫外激光修正过程。实验结果验证了这一方法的可行性。     

波长转换器和光纤延迟线在WDM光分组交换中的结构设计和性能研究

介绍了两种新颖的光分组交换结构——MOD1和MOD2,用于解决分组冲突问题.其特点在于,MOD1共享了一组非简并的延迟线,而MOD2则是共享了一组简并的延迟线和波长转换器.研究表明,对于非突发业务,两种结构都只需要少量的延迟线即可获得理想的性能.此时,MOD1比MOD2更加能降低系统体积和成本.而对于突发业务,如果MOD1所共享的延迟线数量和MOD2所共享的延迟线和转换器的总数量相等,MOD2的分组丢弃率要远远低于MOD1.随着业务突发程度的增加,MOD2中的转换器数量也需要增加才能维持给定的分组丢弃率,但即使业务突发程度很高,MOD2在体积、成本和性能等三方面均可取得较理想的折衷.