基于级联相位调制器和光衰减器的光频梳产生研究

提出了一种基于级联相位调制器和光衰减器的光 频梳产生方案,建立了方案的理论模型并进行了 系统验证,研究了射频(radio frequency,RF) 信号幅度和光衰减器衰减系数对光频梳平坦度的影响。结果表明数值 计算与实验 结果一致性较好,通过调整RF驱动信号幅度和光衰减器衰减系数可产生梳线数量为15条、平坦度为 0.8 dB,边模抑制比(side-mode suppression ratio,SMSR) 为5.05 dB的光频梳。方 案中引入滤波器后,在梳线数量保持不变的前 提下,其平坦度和SMSR可分别提高62.5%和61.4%。     

基于偏振复用技术的载边比可调光单边带RoF系统

为提高单边带光载无线通信(RoF)系统倍频及载 边比(OCSR)调谐能力,利用马赫-曾德 尔调制器(MZM)和光纤布拉格光栅(FBG),提出了一种基于偏振复用技术的载边比可调光单边 带调制方案,通过调整偏振控制器(PC)偏振角度即可实现大动态范围的载边比调谐。理论分 析了方案的基本原理,讨论了相关参数对载边比调谐特性的影响,理论研究与实验结果较为 一致。结果表明在误码率(BER)为10－9时,当载边比从4.35 dB调谐到0dB并经50 km光纤传输后接收机灵敏 度可提高1.31 dB。     

基于FLOM-PD的集成化光频梳重频锁定技术

为了将光频梳锁定至原子钟以实现光频梳的高精度稳定,提出了一种集成化重复频率锁定系统方案。利用光纤环路光学-微波鉴相器(FLOM-PD)进行光波和微波之间的直接鉴频鉴相。同时,开发了精密反馈控制模块,阐述了其基本原理,搭建了锁定系统,通过高精度频率计采集锁定后激光器脉冲重复频率数据。实验结果表明:该方案锁定后频率短期稳定度和长期稳定度分别达到8.71×10^-12/s、4.95×10^-14/1024 s,实现了整个系统的集成化。     

产生光频梳的新方法

光频梳是能够发射离散的、等间距频率光的光源，所以其光谱有一个典型的梳子一样的形状。频率梳正在使光谱和计量领域发生革命性变化：利用该技术的时钟在准确性上能超过原子钟，如目前用作时间标准的铯时钟。但生成一个频率梳所需的仪器化过程却很繁复，通常需要对一个庞大的飞秒激光源进行细致的稳定。目前，Del’Haye等人研究出一种与频率梳的生成有根本不同的方法：仅用一个传统的激光二极管对置于一个硅芯片上的微小碟状谐振器进行照射就可以了。     

基于双光频梳的多频段变频方法

为了探寻一种基于光频梳的灵活、高效的多频段变频方案,采用一个双驱动马赫-曾德尔调制器（D-MZM）和两个双平行马赫-曾德尔调制器（DP-MZM）组成的系统,由接收到的射频信号驱动D-MZM,进行单边带调制,进而得到一个载波和+1阶边带。利用两个DP-MZM分别作为两个光频梳产生器,产生两个相位相干、中心频率不同的光频梳,并进行了理论分析和实验验证;同时还研究了直流偏置点漂移对系统变频效率的影响。结果表明,所提出的变频系统,可将Ku波段的15GHz微波信号转化成3GHz,7GHz,11GHz,19GHz,23GHz和27GHz的信号;输出的微波信号信噪比可达28.82dB~29.99dB;直流偏置点的漂移量在-10%~50%范围内影响明显。该方法可为卫星通信系统提供多频段变频功能,从而满足多频段通信需求。     

基于FBG和偏振复用的8倍频全双工RoF系统

为简化光载无线通信系统(RoF)中心站(CS)和基站(BS)结构,提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)和偏振复用技术的8倍频全双工RoF系统方案。通过设置马赫-曾德尔调制器(MZM)偏置电压和射频驱动信号幅度保留部分主载波与偶数阶边带,再利用FBG将主载波与偶数阶边带分离。结合偏振复用技术将主载波和偶数阶边带复用到X和Y两个偏振方向上,其中抑制载波偶数阶边带用于下行链路数据传输,而主载波在BS站作为上行链路载波使用。理论推导了实现机理并进行了实验验证,结果表明当使用10 GHz射频驱动时可实现稳定的80 GHz光载毫米波信号,传输20 km后下行链路和上行链路功率代价仅为0.1和0.07 dB,表现出了较好的系统性能。     

双光频梳辅助的微波频率测量方法北大核心CSCD

为实现大频率范围内多微波频率的高精度即时测量,提出了一种基于双光频梳和法布里-珀罗滤波器(Fabry-Perot filter,FPF)的微波频率测量方案。将待测微波信号通过单边带调制加载在一路光频梳上进行频率复制,再将调制后的光信号通过一个法布里-珀罗滤波器进行信道分割。FPF的输出信号和另一路光频梳耦合后通过光解复用器实现信道化接收。通过设置合适的系统参数,可使得每个信道输出的拍频信号在同一窄带中频频段内。基于频率-光功率映射的原理,通过判断信号的存在性即可确定未知信号所处的频率段,实现信号频率的粗估计。通过对目标信道输出的微波信号进行采样、模数变换和信号处理可实现未知信号频率的高精度测量。通过实验仿真验证了所提方案的有效性,频率测量误差在±2.5 MHz内。     

片上集成克尔光频梳的波分复用光纤通信技术综述（特邀）

为了应对在传输容量、光谱利用率、能量效率、体积和系统复杂度方面日益增长的需求,波分复用(WDM)光纤通信系统需要比目前使用的传统激光模块更先进的激光源。由集成片上微腔产生的克尔光频梳是下一代波分复用激光源中的一个十分具有前途的方案,其优势包括宽光谱、大量的梳齿、与波分复用信道相匹配的频率间隔、高度稳定的频率、低的相位噪声、与芯片集成的兼容性以及能够低成本地批量生产。回顾了克尔光频梳的基本原理,并介绍了各种克尔光频梳器件的制造方法。此外,还讨论了克尔光频梳的特点,如高光谱纯度和能够兼容芯片集成以及其能在长距离相干传输和数据中心互连中推动波分复用光通信发展。     

基于微腔光梳的低相噪微波信号产生(特邀)

低相位噪声微波信号在通信、雷达、时频计量、深空探测等领域中不可或缺,光子学微波信号产生近年来发展快速,有望在载波频率、调谐性、相噪、可集成、功耗等多个方面突破传统电子学微波信号产生瓶颈。早期的光生微波系统复杂,激光器以及相关稳定设备体积庞大,难以在实验室以外的场所应用。近年来,基于微谐振腔的光学频率梳的迅速发展,凭借其低损耗、小体积、强稳定的优势,基于微腔光梳的微波光子学应用吸引了研究者们的广泛关注,其中基于微腔光梳的光生微波系统得到深入研究。文中将综述国内外近10年来基于微腔光梳的低相噪微波信号产生发展状况,并对基于微腔光梳的光生微波系统在未来应用中的主要挑战与发展趋势作以展望。     

基于级联调制器的光梳的平坦度理论研究

建立了基于强度调制器(IM)和相位调制器(PM)级联的光梳理论模型,通过仿真计算分析了光梳的平坦度与IM的偏置点βIM、IM的调制系数χIM,以及IM和PM的驱动信号相位差△(Φ)之间的关系.结果表明△(Φ)的优化取值为π的整数倍,并且与其他参数的取值无关;而βIM、χIM的优化取值存在线性关联关系,随着梳齿数目的增加,χIM的优化取值不断向0靠近,βIM的优化取值对应地不断向π靠近.研究结果为基于级联调制器的光梳优化控制提供了理论依据.     

基于光学倍频技术的WDM-ROF-PON系统设计

设计了一种将光载无线技术融合于波分复用无源光网络结构的系统。在发射端,系统采用光学倍频技术生成40GHz光毫米波载波,加载2.5Gbit/s的基带数据信号,下行链路传输性能良好且受色散影响小;在接收端,利用光波重用技术从下行信号中提取上行光载波,加载2.5Gbit/s上行基带数据信号。采用光学倍频技术降低了毫米波生成成本,提高了系统的实用性。     

基于光频梳的超短光脉冲的产生及其在光模数转换中的应用

提出并实验验证了一种基于光频梳的超短光脉冲的产生方法。使用强度调制器和相位调制器级联直接调制直流激光得到了29条顶部功率变化小于1.5dB的光频梳。利用单模光纤色散将光频梳整形成重复频率为10GHz,脉宽为2.68ps的光脉冲。并成功用于对1～4GHz信号采样,系统的信噪比可达33.83dB,等效于5.33bit的有效比特数。     

基于光载波抑制产生6倍频毫米波的RoF系统

搭建了一种基于光载波抑制产生6倍频毫米波的 RoF系统。系统采用马赫-曾德尔强度调制器（MZM）和滤波器抑制了偶次和一阶光边带,2个三阶光边带在基站端的光电检测器中进行拍频,得到了6倍频毫米波信号。仿真结果表明,采用10 GHz的微波信号,可以产生60 GHz的毫米波,2.5 GB/s的信号可以在单模光纤中传输15 km以上。     

正交频分复用无源光网络

认为当采用低频段的射频资源时,色散导致的双边带功率衰落对正交频分复用无源光网络(OFDM-PON)的影响很小。基于时分复用(TDM)架构的OFDMPON,充分利用正交频分复用(OFDM)技术的优势与TDM架构的无色性,与现有的以太网无源光网络(EPON)、千兆比无源光网络(GPON)兼容性高,是解决上行无色性传输的最优方案。基于OFDM的时波分复用无源光网络(TWDM-PON)充分利用了OFDM调制优势,用来提升单载波容量,在不改变TWDM-PON系统结构情况下,实现100 Gbit/s的高速接入,是未来无源光网络的重要候选方案。     

基于MIMO构架的光OFDM系统研究

文章在分析无线正交频分复用(OFDM)技术和单模光纤偏振特性的基础上,研究了一种基于多输入多输出(MIMO)框架的光OFDM系统并搭建了实验平台.系统将两路12 Gb/sOFDM信号通过偏振复用为24 Gb/s信号,实现了两路信号的解调输出.实验证明,该系统可扩展光纤信道中的频谱划分,增大信道容量,具有较强的对抗光纤色散的能力.     

全保偏掺铒光纤光梳

搭建了基于非线性放大环形镜的全保偏掺铒光纤激光器,它可为光梳系统在室外环境中的应用提供稳定运行的光学振荡源。在实验上,通过两级光学预放大及高非线性光纤获得了1000~2300 nm的超连续谱,采用共线型f-2f干涉仪检测到的载波包络偏移频率f0的信噪比高达35 dB。研究了腔内净色散和f0线宽的关系,并将自由运转状态下的f0线宽窄化至5 kHz。将光梳系统的主要参数(重复频率fr和载波包络偏移频率f0)溯源至同一台铷原子钟,锁定后所测标准偏差分别为780μHz和308 mHz。该光纤光梳系统具有集成度高、体积小的特点。     

基于OFM的ROMMF模式色散的分析与仿真

分别从理论分析和仿真实验两个方面对基于光学倍乘法（OFM）的ROMMF（射频多模光纤传输）系统中的模式色散进行了研究,结果表明OFM具有克服模式色散的能力。然后与直接调制的ROMMF系统进行对比,并对两个系统的仿真结果进行分析和说明。     

基于微环谐振腔产生光频梳的色散控制的研究进展

随着人们对通信容量的需求日益增大,基于微环谐振腔产生的光频梳,可以很好地满足通信系统的光源要求。光频梳具有光谱范围广、相干性高、集成化等特点,由于光频梳是基于四波混频效应产生的,因此对微环谐振腔的色散曲线要求比较严格。总结了目前几种控制微环谐振腔色散特性的最新研究,包括改变微环的宽度等,利用slot结构和微环结构相结合,采用光子晶体结构等方法,对这些结构的优缺点及性能作了比较分析。同时还对进一步优化微谐振腔的色散曲线提出了展望,利用微环和光子晶体结构的组合方法,有可能实现较小光谱范围内色散曲线的优化,提高四波混频的效率。