拉曼放大辅助波长可选择的全光开关

使用3-dB耦合器组成M-Z干涉仪,在M-Z干涉仪的一臂加入高非线性光纤(HNLF)组成的反向拉曼放大器,改变放大器的泵浦波长及强度,可实现波长可选择的全光开关。其功能可用于波分复用(WDM)系统,对不同波长的上、下载选择有很大的应用意义。理论分析了实现这一功能的可行性和参数选择,考虑拉曼放大并伴有交叉相位调制(XPM)引起信号光的相移,推导分析了在引入放大的同时又引入相移,怎样选择放大和相位匹配问题,来实现波长可选择的光开关的要求。     

基于自相位调制和偏移滤波的全光2R再生

理论和实验研究了基于光纤中自相位调制效应和偏移滤波的全光2R再生,实现了因放大的自发辐射噪音而恶化的数据信号的再生.数值研究了输入平均功率对信号再生的影响,结果表明,通过控制输入光纤的平均功率,Q值在5到12的40 Gb/s归零码信号再生后均可实现Q值和幅度抖动的改善.最后进行了基于高非线性色散位移光纤的10 Gb/s归零码ASE恶化数据信号的再生实验,误码率为10－9时标准时的再生功率代价仅为0.1 dB.     

利用光参变放大同时实现双波长全光判决的实验研究

为了能够对多路光信号同时实现整形再生,提出了一种在高非线性光纤(HNLF)中利用单抽运光参变放大(OPA)同时实现双波长全光判决的实验方案。该方案基于一段500m长的HNLF,输入信号为两路不同波长的10Gb/s伪随机归零(RZ)码信号,抽运光为10GHz的时钟脉冲。信号光与抽运光在HNLF中发生参变过程,通过两个光带通滤波器,分别滤出两路闲频光波长信号,可以在同一段HNLF中同时实现双波长全光判决。实验中,对两路10Gb/s伪随机归零码信号进行了恶化,以仿真长距离传输损耗及失真,恶化后信号的消光比(ER)分别为9.17dB和8.27dB,判决后的信号ER分别提高到12.8dB和12.66dB。通过实验论证了一种双波长全光判决的实现方案。     

百皮秒脉冲放大中自相位调制效应实验研究

利用掺镱双包层光纤放大器对百皮秒单脉冲(重复频率1 Hz)进行了放大实验,分析了其放大过程中自相位调制对脉冲时域和频域特性的影响.采用小芯径(纤芯直径6.5tμm)掺镱双包层光纤作为增益介质,研究了放大器中从小信号增益到增益深度饱和整个变化过程中自相位调制引起的频谱展宽效应,并分析了SPM引起的脉冲波形和频谱光强分布的...     

百皮秒脉冲放大中自相位调制效应实验研究

利用掺镱双包层光纤放大器对百皮秒单脉冲（重复频率1 Hz）进行了放大实验,分析了其放大过程中自相位调制对脉冲时域和频域特性的影响.采用小芯径（纤芯直径6.5 μm）掺镱双包层光纤作为增益介质,研究了放大器中从小信号增益到增益深度饱和整个变化过程中自相位调制引起的频谱展宽效应,并分析了SPM引起的脉冲波形和频谱光强分布的变化.采用布喇格光纤光栅扫描方法观察了其光谱的变化,解决了单脉冲光谱不易测量的问题.结果表明：区别于无源光纤中的自相位调制效应,随着抽运功率的增加,百皮秒脉冲放大过程中增益饱和效应和自相位调制效应的共同作用,使脉冲频谱分裂成不对称双峰结构,且光强分布先向短波后逐渐向长波集中.     

双余弦相位调制对超高斯脉冲的频谱压缩

针对具有非线性负啁啾的超高斯脉冲,提出了一种双余弦相位调制方法,采用该方法对高非线性光纤中超高斯脉冲的频谱压缩进行优化。结果表明:由于初始超高斯脉冲的非线性负啁啾与非线性光纤中自相位调制引起的正啁啾失配导致时间相位不平坦,频谱出现分裂和旁瓣,压缩质量受限。通过对超高斯脉冲进行外部的两个余弦相位补偿调制可以减少频谱旁瓣的产生,延长频谱压缩距离,提高频谱压缩质量;其中这两个余弦相位调制的振幅和频率来自于对超高斯脉冲的非线性相移分析;在大范围展宽因子下,超高斯脉冲的频谱压缩质量也可以优化。     

基于高非线性光纤中四波混频饱和效应的NRZ-DPSK和RZ-DPSK信号幅度再生实验(英文)

利用高非线性光纤中的四波混频饱和效应,实验展示了42.8Gbit/s非归零差分相移键控(NRZ-DPSK)信号和归零差分相移键控(RZ-DPSK)信号的全光幅度再生.测量了NRZ-DPSK信号和RZ-DPSK信号经过高非线性光纤的功率传递曲线.在平均输入功率均为16dBm的条件下,对两种调制格式的再生性能进行了比较.实验结果显示RZ-DPSK信号具有更好的幅度再生性能.     

色散效应对光纤自相位调制全光再生器性能的影响

针对基于光纤自相位调制效应的全光再生技术,分析了色散效应对再生器转移函数和Q因子改进量的影响以及再生器中色散和自相位调制的相互作用,提出一种通过改变再生器光纤结构实现转移函数平坦区改善的方法。数值结果表明:全光再生器中色散会抑制自相位调制引起的频谱展宽,使Q因子改进量减小;对于色散,非线性系数和长度等参量不同的光纤介质,如果色散与长度的乘积与最大非线性相移的比值一定,再生器的性能基本不变;在两段高非线性光纤间增加适当长度色散补偿光纤,可以改善转移函数平坦区,使平坦区范围显著增加。     

窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的理论模型和数值分析

窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器在非线性频率变换、遥感探测和量子信息等领域有广泛的应用前景.综合考虑受激拉曼散射(stimulated Raman scattering,SRS)、受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)、自相位调制(self-phase modulation)和交叉相位调制(cross-phase modulation)等非线性效应,建立了窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的非线性动力学模型.仿真分析了放大器中脉冲激光的时频演化特性,对比研究了抽运脉冲宽度、光纤长度和信号光功率等因素对放大器性能的影响.研究发现,上述因素会影响放大器的SRS阈值、SBS阈值、输出激光线宽、激光转换效率等.例如,当脉冲宽度为800 ns时,SBS随着抽运功率的增加而发生,限制了激光功率的提升;减短抽运脉宽可以抑制SBS,但是输出激光的线宽易于展宽到数百MHz以上;增加光纤长度可以获得更低的SRS阈值和更高的转换效率,但是SBS效应和光谱展宽程度也随之增强.系统搭建中需要平衡各非线性效应,选择合适的系统参数.研究内容可以为窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的设计搭建提供参考.     

利用SOA中FWM效应以及高非线性光纤中SPM实现40Gb／s信号的全光3R再生(英文)

通过半导体光放大器中的四波混频效应实现了全光3R再生方案中的波长转换,利用光脉冲在高非线性光纤中的自相位调制来获得40Gb/s全光3R再生信号,并使用Optisystem对其进行了仿真实验.结果表明,3R再生信号的质量得到了很好的提高.     

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。     

Impact of two-photon absorption on self-phase modulation in silicon waveguides

We study the effects of two-photon absorption on the self-phase modulation (SPM) process in silicon waveguides while including both free-carrier absorption and free-carrier dispersion. An analytical solution is provided in the case in which the density of generated carriers is relatively low; it is useful for estimating spectral bandwidth of pulses at low repetition rates. The free-carrier effects are studied numerically with emphasis on their role on the nonlinear phase shift and spectral broadening. We also consider how the repetition rate of a pulse train affects the SPM process.     

啁啾脉冲堆积及其放大特性

 根据啁啾脉冲堆积的原理以及模型介绍了两路脉冲堆积时脉冲的时间与频谱特性,分析了堆积脉冲产生时间与频谱调制,以及交叠区产生非线性频率啁啾的原因。通过非线性薛定谔方程,分析了堆积脉冲的放大特性,介绍了啁啾参量对放大结果的影响以及放大后堆积脉冲的频率啁啾的变化。研究表明,在堆积脉冲的放大过程中自相位调制效应非常明显,严重影响了脉冲的频谱与频率啁啾。     

Optimized amplification of femtosecond optical pulses by dispersion management for octave-spanning optical frequency comb generation

We report a method for optimizing the amplification of femtosecond optical pulses by using dispersion management. The amount of dispersion provided to the seed optical pulse of an erbium-doped fiber (EBF) has an optimal region that enhances the output power of an amplifier. The power enhancement is accompanied by spectral broadening, which originates from adiabatic narrowing in the erbium-doped fiber. The amplified optical pulses can be used to generate an octave-spanning optical frequency comb (OFC) by employing a highly nonlinear fiber (HNLF).     

Generation of few-cycle laser pulses:Comparison between atomic and molecular gases in a hollow-core fiber

We numerically study the pulse compression approaches based on atomic or molecular gases in a hollow-core fiber.From the perspective of self-phase modulation(SPM), we give the extensive study of the SPM influence on a probe pulse with molecular phase modulation(MPM) effect. By comparing the two compression methods, we summarize their advantages and drawbacks to obtain the few-cycle pulses with micro- or millijoule energies. It is also shown that the double pump-probe approach can be used as a tunable dual-color source by adjusting the time delay between pump and probe pulses to proper values.     

Influence of the initial chirp on the supercontinuum generation in silicon-on-insulator waveguide

We propose a practical method to broaden the bandwidth of supercontinuum generated in silicon-on-insulator (SOI) waveguide by controlling the initial chirp of inputting femtosecond pulses, which has the main impact on the initial stage of the spectral broadening caused by the self-phase modulation (SPM) effect. The numerical results show that the bandwidth and flatness of the supercontinuum generated in SOI waveguide are sensitive to the initial chirp of inputting femtosecond pulses, the supercontinuum bandwidth can be remarkably enhanced by inputting positive chirp femtosecond pulses with a decreased propagation distance required by soliton fission, and the maximum bandwidth of supercontinuum can be increased to 1500 nm.     

All-optical RZ-to-NRZ data format conversion using spectral broadening effect in a dispersion-shifted fiber

We propose a simple and efficient approach to obtain all-optical RZ-to-NRZ data format conversion using self-phase modulation (SPM) in a dispersion-shifted fiber. By exploiting SPM induced spectral broadening together with group velocity dispersion in the normal regime, a 10 Gb/s return-to-zero data signal has been converted to the non-return-to-zero format. The proposed scheme can work with different signal bit rates and does not require any external pulse duplicator. The 10 Gb/s bit-error-rate (BER) measurement shows a power penalty of less than 1.5 dB at 10⁻⁹ BER level.     

采用光纤拉曼放大改善1550 nm外调制有线电视系统的组合二阶失真指标

为克服长距离光纤有线电视（CATV）系统中采用高增益掺铒光纤放大器（EDFA）所带来的非线性损伤．对在残留边带调幅（AM—VSB）外调制光纤有线电视系统中采用光纤分布拉曼放大时的组合二阶失真（CSO）进行了,理论研究。根据拉曼放大对信号光强的增益作用。导出了分布拉曼放大条件下的薛定谔方程。并采用微扰法解出了存在拉曼分布放大时,残留边带调幅外调制有线电视系统中．自相位调制（SPM）导致的组合二阶失真的解析表达式。相应数值计算结果表明．相对于采用掺铒光纤放大器功放．采用相同放大倍数的分布托曼放大可使长距离系统中自相位调制导致的组合二阶失真性能改善10dB以上。因此可以得出结论：在长距离残留边带调幅凋制的有线电视系统中,采用分布式光纤拉曼放大可以较好地改善由自相位调制导致的组合二阶失真恶化。