光子晶体光纤中交叉相位调制光谱展宽特性研究

实验研究了超高速时分复用信号与探测光同向传输,在色散平坦高非线性光子晶体光纤中的交叉相位调制光谱展宽特性,从光谱学的角度分析了信号光波长漂移,泵浦光与信号光总功率及功率比,二者偏振态失配对交叉相位调制光谱展宽效应的影响,探讨了实现偏振不敏感交叉相位调制效应的可行性。研究发现,在36 nm波长范围,总功率大于23 dBm,泵浦光与信号光功率比合理,二者偏振态匹配时交叉相位调制效果最好,交叉相位调制的偏振相关性为11 dB,指出利用色散平坦高非线性光子晶体光纤中的残余双折射,调节泵浦光与光纤双折射主轴成45°,可以实现偏振不敏感交叉相位调制效应,随后的理论模拟和实验结果相一致。研究结果为实现基于交叉相位调制原理工作的超快全光信号处理器件作了充分准备。     

基于光子晶体光纤中FWM的4×10 Gbit/s全光波长转换

 多波长转换对于增强波分复用光网络的灵活性具有重要意义。基于光子晶体光纤中的多四波混频原理,实现了4×10 Gbit/s全光波长转换,深入调查了泵浦功率、光纤长度、信号光与泵浦光偏振失配对波长转换信号质量的影响。结果表明：当泵浦光功率从6 dBm到20 dBm增长的过程中,转换信号Q因子随泵浦光功率增大而增大,最大为82.01,光纤长度从50 m到120 m变化过程中,转换信号Q因子最大为57.41,而随着信号光与泵浦光偏振失配角的增大,转换信号Q因子逐渐降低,当失配角大于60°后,转换信号质量急剧下降。     

基于半导体光放大器垂直双泵浦对偏振复用正交相移键控信号波长变换的性能研究

针对偏振复用相位调制信号的全光波长变换特性问题,基于半导体光放大器中四波混频效应,建立了对偏振复用正交相移键控信号的全光波长变换理论模型.根据理论分析,建立了仿真系统,仿真结果表明:泵浦光与信号光之间的频率间隔、偏振复用信号中的一个信号与一号泵浦光的偏振夹角对系统转换效率和信号质量有影响;波长转换过程中交叉相位调制产生的相位噪音会对信号质量有影响,且当泵浦光功率较大、泵浦光功率远大于信号光功率时,交叉相位调制效应的影响较小,仿真结果与理论分析一致.本文研究方法和相关结论对其它偏振复用信号基于半导体光放大器四波混频效应的波长变换研究有一定的参考价值.     

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。     

光纤中双泵浦低失真受激布里渊散射快光

采用快速傅里叶变换算法,数值模拟了双泵浦宽带布里渊吸收谱的受激布里渊散射快光.模拟结果表明信号脉冲的时间提前、衰减和脉冲展宽因子容易受到两个泵浦光的相对频率分离因子、输入泵浦光的功率以及光纤长度的影响.优化设计频率分离因子、输入泵浦光的功率以及光纤长度,224ps高斯信号脉冲实现了80ps的最大提前量和0.87的最小展宽因子.研究结果可以提高光纤通信系统的数据速率,降低脉冲失真.     

基于半导体光纤环形腔激光器的新型全光AND门和NOR门

提出了一种新型的基于半导体光纤环形腔激光器(SFRL)中同时发生的四波混频效应和交叉增益调制效应同时实现全光AND门和NOR门方案，并建立了这种全光逻辑门完整的宽带理论模型.通过数值模拟的方法，研究了输入信号光峰值功率及SFRL中两个耦合器的耦合比对这种全光逻辑门输出特性的影响. 关键词： 半导体光纤环形腔激光器 全光逻辑门 四波混频 交叉增益调制     

掺Yb3+光纤环形激光器研究

报道了采用环形腔结构,使用偏振敏感的光隔离器构成掺Yb3+光纤激光器激光输出特性研究结果.用976 nm半导体激光器作为泵浦激光,获得了2.35 mW的最大输出功率,激光的中心波长为1.0537 μm,泵浦阈值功率为42 mW.在改变腔内偏振控制器的状态时,激光器的输出波长移动到1.066 μm.在时域,实验观测到掺Yb3+环形激光器的自脉动信号输出.     

基于多模光纤干涉效应的百飞秒展宽脉冲产生EI北大核心CSCD

设计了基于多模干涉效应锁模的掺铒光纤激光器,利用渐变折射率多模光纤实现了锁模脉冲输出。通过控制泵浦功率,调节腔内偏振控制器,实验获得中心波长为1528 nm的展宽脉冲,3 dB带宽为37.2 nm,脉冲宽度为973.2 fs。在腔外进行色散补偿,将展宽脉冲的脉冲宽度压缩至280.1 fs。此外,通过提高总泵浦功率至961.1 mW并微调偏振控制器,获得了色散管理孤子分子脉冲输出,调制周期为0.32 nm,对应的脉冲间隔为24.1 ps。实验采用多模光纤内置在偏振控制器中的锁模结构,突破了对多模光纤长度的限制,激光器结构紧凑,具有出色的稳定性。     

基于高非线性微结构光纤的全光再生研究

提出了利用高非线性微结构光纤自相位调制效应进行全光再生的研究方案。分析了一组微结构光纤的色散和非线性特性。结果显示光纤的非线性系数与光纤结构有密切关系。通过减小有效模面积,可以提高光纤的非线性系数。采用一种高空气填充比的高非线性微结构光纤作为非线性介质,进行了基于自相位调制效应的全光再生研究。结果表明,由于微结构光纤的高非线性,采用较短的光纤长度就可以实现较好的再生效果。同时,输入微结构光纤的峰值功率、滤波器的参量选择对光再生的效果有重要的影响,它们必需满足一定要求,才能实现光再生。此外,对再生器的传输特性进行了研究。通过调整输入峰值功率和滤波器的参量,可以对不同宽度的光脉冲信号进行全光再生。     

有源非线性光纤中光脉冲的再生特性研究

提出了一种利用有源非线性光纤同时实现信号放大和整形的方案.根据有源非线性光纤中导波光脉冲的四波混频耦合模方程,采用对称分步傅里叶算法计算了光纤中增益分布对系统输入输出功率转移函数的影响,并给出了一种基于功率转移函数的全光2R再生性能评价方法(可用功率转移函数曲线上的三个特征点来表征).分析了增益泵浦方式、增益大小以及光纤长度对数据泵浦四波混频2R再生性能(包括输入消光比、输出消光比、消光比提升以及饱和增益等)的影响.研究表明,在同向增益泵浦情形下,提高泵浦功率可以有效提高全光2R再生器的饱和增益特性,并且使空号/传号的输入阈值功率减小;增加光纤长度同样可以有效提高再生器的饱和增益,但它会增加空号/传号的输入阈值功率.上述结论可为基于有源非线性光纤的全光2R再生器研制提供理论指导.     

All-optical frequency multiplication/recovery based on a semiconductor optical amplifier ring cavity

A novel scheme for all-optical frequency multiplication/recovery based on a semiconductor optical amplifier ring cavity is proposed and investigated numerically. The results show, for a 2.5 GHz driving pulse train, it can be generated 5-25 GHz repetition rate pulse trains with low clock amplitude jitter, polarization independence and high peak power. Furthermore, the extraction of the clock signal from a pseudorandom bit sequence signal can be realized based on the proposed scheme.     

光交换节点中的全光再生技术研究

比较了光交换节点中几种全光再生技术方案的优缺点,重点描述光纤参量振荡器的时钟提取实验和基于磁光四波混频的光门整形技术。实验揭示了光纤参量振荡器闲频光反馈控制方法的工作原理,并提取出稳定的高质量时钟信号。仿真比较了4种四波混频光门再生方案的功率转移特性,开展了磁光四波混频再生实验。研究表明:通过对高非线性光纤加载180 Gs直流磁场,可使光接收机灵敏度进一步提升2 dB。最后指出了全光再生技术的多信道、集成化发展趋势。     

基于半导体光放大器和受激布里渊散射的全光非归零码时钟提取

利用半导体光放大器(SOA)的增益饱和特性、自相位调制(SPM)效应和啁啾光纤光栅(CFBG)的滤波和啁啾特性共同作用实现了10 Gbit/s非归零码(NRZ)信号的时钟分量增强。经过该结构的非归零光谱的时钟分量增强后,其时钟数据抑制比提高了12.9 dB。时钟分量增强后的信号经基于受激布里渊效应(SBS)的时钟提取结构后实现了对非归零信号的全光时钟提取。这种新型非归零全光时钟提取结构具有对数据速率及数据格式透明,低抖动,不受码型效应的影响等优点。     

Optical 3R regeneration of 40 Gbit/s degraded data signals

A 40 Gbit/s optical 3R regenerator is proposed and demonstrated. The 3R regenerator consists of a dual-ring injection mode-locked fiber ring laser as the clock recovery module and an electroabsorption modulator (EAM) as the decision gate. The clock recovery module extracts the optical short pulse clock with low timing jitter from degraded 40 Gbit/s optical data streams, while the decision gate restores their signal quality. A numerical model describing the cross-absorption modulation effect in a bulk EAM is developed to explore the operating conditions, such as bias voltage, pump signal power. The timing jitter tolerance for the EAM optical gate is also investigated. Significantly improvement of BER is obtained from 40 Gbit/s RZ signals which are degraded by polarization mode dispersion or chromatic dispersion.     

基于信号抽运的光纤光参量放大的全光3R再生系统

本文研究了利用恶化信号作为抽运的光纤光参量放大效应(FOPA)进行全光判决的全光3R(再放大、再整形、再定时) 再生实验方案,理论上分析了在不同的抽运功率条件下时(分别对应"0"和"1"码)参量放大抑制噪声的不同机理,表明选用合理的实验参数可以同时对"0","1"码噪声进行抑制.实验中利用高Q值的法布里-珀罗(F-P)滤波器提取了均方根(RMS)抖动仅为180 fs的40 GHz时钟;完成了对40 bit/s的单波长恶化信号的全光判决实验,将恶化信号的信噪比从4.52改善为11.43.实验验证了理论分析的 关键词： 光纤通信 3R再生 光纤光参量放大 全光判决     

等幅均匀复用OTDM信号的单路和群路时钟提取

提出了针对等幅均匀复用的光时分复用信号进行全光时钟提取的一种新方案,理论上分析了该方案的可行性,并给出了各次谐波时钟频率分量大小的表达式.实验上利用该方案成功地从等幅均匀复用的8×2.5 GHz信号中提取出了2.5 GHz单路时钟和20 GHz群路时钟光脉冲.此技术可应用于高速OTDM信号的时钟提取.     

基于光纤光参量放大的异步双波长全光再生技术研究

本文提出了一种新型的多波长全光再生方案,利用相位时钟光纤光参量放大,并采用相邻信道偏振正交的方法,实现对由异步信源产生的双波长信号全光再生.理论分析了参量放大中的增益饱和现象用于幅度噪声抑制,以及利用相位时钟及后续色散实现对信号定时的机理.在这个基础上,对两个独立信源产生的异步双波长10Gbit/s信号进行再生实验,实验表明该方案有效的抑制了基于多波长3R再生系统中信道间的四波混频与交叉相位调制等非线性干扰.系统在单波长和双波长情况下分别将两路信号信噪比改善了至少6.5dB与4.5dB.误码率测试结果说明,与背对背测试结果相比,无论是在单波长还是双波长条件下,两路波长的信号经过再生后都实现了约2dB的接收机功率代价的改善.     

40 Gbit/s all-optical clock recovery based on the injection mode-locked fiber ring laser

All-optical clock recovery is a key technology in all-optical 3R (Re-timing, Re-shaping, Re-amplifying) regeneration. In this paper, we demonstrate an all-optical clock recovery circuit based on injection mode-locked fiber laser. We have successfully extracted 40 GHz optical clock pulse from 40 Gb/s pseudorandom signal. Before the injected signal goes into the ring cavity, we make it pass a Mach–Zender interferometer (MZI) firstly. And thereby the clock component in the injected signal has been increased relatively, which is benefit to the clock recovery. We obtain firstly 10 GHz clock signal with perfect waveform from 10 Gb/s pseudorandom data stream, and then we extract 40 GHz clock signal from 40 Gb/s pseudorandom signal.     

非线性克尔效应对飞秒激光偏振的超快调制

研究了近红外飞秒激光的偏振在太赫兹频率的超快调制.利用抽运-探测光谱技术,通过改变两个脉冲之间的延迟时间可以控制光脉冲的旋转角.在Li：NaTb（WO₄）₂磁光晶体中观察到探测光的偏振随延迟时间变化的高速振荡,振荡信号的中心频率为0.19 THz.这种超快偏振调制现象可以解释为,抽运-探测实验构置中,前向传播的抽运光诱导的光学克尔非线性引起被晶体远端表面所反射的背向传播的探测光脉冲偏振面的额外旋转.通过改变抽运光的圆偏振旋性可以控制探测光调制信号的相位和振幅.实验结果表明,非线性光学克尔效应可以作为一种全新的手段,在磁光晶体中实现近红外飞秒激光以太赫兹频率的超快偏振调控.这将在超快磁光调制器等全光器件中得以应用.实验结果将有助于偏振依赖的超快动力学过程的研究.     

Multiwavelength All-Optical Clock Recovery of Non-Return-to-Zero Data

A novel scheme of all-optical clock recovery from mutiwavelength non-return-to-zero （NRZ） data stream is proposed and demonstrated. The chirp induced by a chirped fibre Bragg grating and a semiconductor optical amplifier is used to enhance the clock. The clock is recovered after injecting the enhanced signal into the scheme based on the stimulated Brillouin scattering. The experiment is carried out and the dual-wavelength clock is recovered. This novel scheme can realize clock recovery of multiwavelength NRZ signal in the total wavelength range of 3.3nm. This clock recovery technology is transparent to the data bit rate and modulation format, also without pattern dependence.