密集波分复用条件下的光轨网络串扰分析与仿真

光轨网络是一种能够利用成熟的光学器件实现带宽灵活分配和信息交换的新型网络.串扰是限制光轨网络的物理层性能及其扩展性的重要因素.本文讨论了典型的光轨网络节点中异频串扰和同频串扰的产生原因,理论分析了两者对光轨网络的物理层传输性能的影响.给出了3种串扰性能的评价方法.以密集波分复用技术为应用背景,分别搭建了器件隔离度为20 dB和30 dB的、具有3个节点5个波长且单波长速率为2.5 Gbps的光轨网络,仿真了串扰在光轨网络中的传播过程,并计算了光轨网络的误码率、功率代价和相对串扰.理论分析和仿真结果表明:光滤波器、解复用器和复用器是光轨网络中串扰产生的关键器件,且提高器件的隔离度等性能对于提高光轨网络的传输性能会有较显著的效果;在密集波分复用条件下,串扰对单波长速率为2.5 Gbps的光轨网络的误码率和功率代价具有显著的影响,从而限制了光轨网络实际可用的节点数目.     

密集波分复用条件下的光轨网络串扰分析与仿真

光轨网络是一种能够利用成熟的光学器件实现带宽灵活分配和信息交换的新型网络.串扰是限制光轨网络的物理层性能及其扩展性的重要因素.本文讨论了典型的光轨网络节点中异频串扰和同频串扰的产生原因,理论分析了两者对光轨网络的物理层传输性能的影响.给出了3种串扰性能的评价方法.以密集波分复用技术为应用背景,分别搭建了器件隔离度为20dB和30dB的、具有3个节点5个波长且单波长速率为2.5Gbps的光轨网络,仿真了串扰在光轨网络中的传播过程,并计算了光轨网络的误码率、功率代价和相对串扰.理论分析和仿真结果表明:光滤波器、解复用器和复用器是光轨网络中串扰产生的关键器件,且提高器件的隔离度等性能对于提高光轨网络的传输性能会有较显著的效果;在密集波分复用条件下,串扰对单波长速率为2.5Gbps的光轨网络的误码率和功率代价具有显著的影响,从而限制了光轨网络实际可用的节点数目.     

双折射Gires-Tournois型交叉复用器的性能研究

利用偏振光干涉和多光束干涉的原理，推导了BGT型交叉复用器的传输函数。分析传输函数发现，Gires-Tournois腔的反射率越高，交叉复用器的0．5dB通带带宽越宽，隔离度越小；反之，0．5dB通带带宽越窄，隔离度越大。设计、调试相关实验，验证了BGT型交叉复用器性能参量之间的关系。可利用BGT型交叉复用器的这一特性来确定其结构参量，也可利用它这一特性来制作可调谐交叉复用器。     

控制脉冲形状对太赫我非对称解复用器开关特性的影响

在考虑了太赫兹光非对称解复用器（TOAD）中半导体光放大器（SOA）的增益饱和与恢复效应的基础上，深入研究了超高斯控制脉冲对半导体光放大器的动态增益响应及太赫兹光非对称解复用器开关特性的影响，并与高斯控制脉冲的情形进行了比较。结果表明：相对于高斯控制脉冲而言，超高斯控制脉冲使半导体光放大器的增益转折区减小，显著影响太赫兹光非对称解复用器的开关窗口形状，当信号光相对于控制光时延一定，或环时间非对称性及信号光相对于控制光的全部时延一定时，超高斯控制脉冲都将使太赫兹光非对称解复用器的最大开关比降低。     

光纤光栅和环形器组成的光分插复用器同频串扰特性研究

对三种不同结构的光纤光栅和环形器组成的光分插复用器的同频串扰进行了实验研究。实验表明，与常规的I型结构光分插复用器相比，Ⅱ型和Ⅲ型结构中由上载端泄漏到下载端的同频串扰分别减少了24．4dB和39．3dB，由下载端泄漏到上载端的同频串扰分别减少了23．6dB和24．6dB。     

光网络中光纤光栅构成的波长分插复用器理论及进展

本从光网络角度详细叙述、分析了各种光纤光栅构成的波长分插复用器技术的发展及理论,并指出了不同种类分插复用器各自适用的范围,表明了光纤光栅构成的波长分插复用器在光网络中的重要性。     

可编程控制的全光磁调谐多路上／下载复用器

研制了一种新型的用于WDM全光网的全光型上/下载复用器，由一对相同的光纤环行器、串接其间的可调谐光纤Bragg光源、WDM复用器和解复用器构成。其中光纤Bragg光栅是用紫外光直写方式在普通单模光纤上制成。讨论了该利用器的工作原理、结构设计、性能和特点。利用磁极间磁场力使光纤光栅产生显著的波长偏移。用可编程磁 极调控光栅的波第偏移。其信道波长调谐速度快，装置无需外加能源即可保持信道波长的偏移。给出了其性能测试结果。信道波长间隔0.8nm，上/下载信道插入损耗1.5dB，通过信道插入损耗2.0dB，上/下端口隔离度30dB，串扰小于-30dB，可调谐信道波长范围6.0nm。其特点是结构简单，可靠。可实现信道波长再利用，从而提高网络的灵活性。     

一种新型光交错复用器的设计

提出了一种偏振光干涉型光交错复用器的新结构。其核心元件双折射模拟波片等效于双折射晶体波片，可以获得比一般双折射晶体大得多的等效双折射。该光交错复用器除了具有一般偏振光干涉型光交错复用器的稳定性好、可靠性高的特点外，特别具有隔离度更高和更容易实现各种大小频率间隔的优点。利用该结构设计了用于50GHz频率间隔波分复用信号的奇偶分离的光交错复用器，通带和阻带的平坦宽度均大于1／5周期，隔离度为～30dB。同时，对该器件在实际应用中的几个基本参量，如插入损耗、偏振相关损耗和成本等也作了分析和讨论。     

光网络中光纤光栅构成的波长分插复用器理论及进展

本文从光网络角度详细叙述、分析了各种光纤光栅构成的波长分插复用器技术的发展及理论 ,并指出了不同种类分插复用器各自适用的范围 ,表明了光纤光栅构成的波长分插复用器在光网络中的重要性。     

单模光纤窄带波分复用器的研究

由组合波导理论出发，分析了超长耦合器合区光纤间的功率耦合特性以及器件的偏振特性，并提出了研制二段窄波分单模光纤波发复用器的新方法，在研制常规耦合器的工艺基础上，先后研制成功１３１０ｎｍ或１５５０ｎｍ单窗口窄带波分复用器及１３１０ｎｍ或１５５０ｎｍ双窗口等三种复用间隔约１４ｎｍ的窄带波分复用器，其波长隔离度大于２０ｄＢ，具有２～３ｎｍ的带宽，偏振灵敏度小于０．１ｄＢ，附加损耗小于０．５ｄＢ，这些参数     

光纤光栅时延波动对传输系统性能的影响

对啁啾光栅的时延波动进行了详细的分析，建立了时延波动的简易模型和光栅的滤波函数。大量实验和计算表明，光纤光栅的时延纹波周期在0．01～0．1nm之间，并且在光纤光栅的阻带内，时延纹波周期随波长增大而逐渐增大。利用薛定谔方程对时延波动对系统的影响进行了仿真，得出了时延波动对系统的影响不仅与波动大小有关，而且还与时延波动周期有关，并用实验进行了验证。     

SOA nonlinearities in 4 × 25 Gb/s WDM pre-amplified system for 100-Gb/s Ethernet

A simulation analysis of the impact that the nonlinear response of a semiconductor optical amplifier (SOA) has in a four-channel WDM pre-amplified transmission system is presented in the framework of the recently proposed extended-reach (40-km, 4 × 25 Gb/s) 100 Gb Ethernet link. Channel spacing values ranging from 200 to 800 GHz, and fiber losses between 0 and −20 dB are considered. A maximum power penalty of 4.5 dB is predicted for short fiber lengths and for the tightest channel plan. For short fiber lengths, the penalty drops by about 0.8 dB when moving from 400 to 800 GHz; whereas for long fiber lengths, the penalty increases by 0.2 dB, provided that an average dispersive fiber is utilized. The widely spaced channel plan then represents the best choice in terms of the analyzed physical effects to implement the next-generation 100 GbE link. Further, our numerical investigation includes a discrimination analysis that confirms cross-gain modulation as the main overall SOA nonlinear impairment in the analyzed architecture, and establishes ultra-fast carrier heating-induced FWM as responsible for the system performance difference observed as a function of channel spacing. The difference practically vanishes for fiber lengths above 30 km. Finally, the proposal of an equation that fits the simulated power spectrum density of the first-order four-wave mixing-generated product as a function of channel spacing is presented as an aid to validate our numerical results.     

高频CO2激光脉冲写入的相移长周期光纤光栅

运用矩阵传输法，并结合长周期光纤光栅的模式耦合理论，阐述了相移长周期光纤光栅传输光谱的形成原理.利用高频CO2激光脉冲制作出相移长周期光纤光栅.该方法仅需用计算机绘制光栅结构图形，再由计算机依照此图形控制CO2激光器对普通光纤曝光，就可自动完成光纤光栅的制作.实际制造出一条相移长周期光纤光栅，在1520~1570 nm和1610~1670 nm波长范围内分别呈现出相移图样，相移波段的通带中心波长分别为1546 nm和1640 nm.对光栅进行温度测试，观测1610~1670 nm范围内相移光谱的变化，发现相移光栅的通带及阻带中心波长具有相同的温度变化系数，其数值为0.064 nm/℃，另外又测试了光栅的应变特性，灵敏度约为－0.51 nm/mε.因此在利用光栅温度特性或应变特性做传感的过程中，可以仅测试通带中心波长的变化，实现低成本多样化的测量手段.     

Experimental and theoretical analyses of RSOA-based colorless-ONUs with 4PAM signal in the up-link

A scheme that utilizes the 4-level pulse-amplitude-modulated (4PAM) signal as the re-modulated signal of colorless optical network units (ONUs) based on reflection semiconductor optical amplifiers (RSOAs) is proposed. The system with 10-Gb/s non-return-to-zero (NRZ) downstream and 5-Gb/s 4PAM upstream signals is theoretically analyzed and experimentally verified. Simulation and experimental results reveal that the 4PAM re-modulated signal yields better performance than the NRZ signal in the upstream. A receiver power penalty of 1.6 dB is also improved by the 4PAM signal at back-to-back (BtB) transmission, whereas another receiver power penalty of 1.5 dB improved after 30-km single mode fiber transmission, where 4PAM signals are used as upstream signal.     

Analysis and experimental study of 565 Mb/s ASK optical heterodyne system

By using two 1320 nm diode-pumped Nd:YAG lasers and an external modulator, the receiver sensitivity improvement of as much as 17.6 dB over direct detection has been stabilized in a 565 Mb/s ASK optical heterodyne detection of a 100 km transmission experiment. Negligible dispersion penalty and 3.9 dB sensitivity penalty away from the shot noise limit are observed after a 100 km transmission. Furthermore, system performance and sensitivity penalty induced by thermal and laser intensity noise and nonideal filtering have been considered for two different receivers. The results agree with theoretical analysis of system performance.     

带通滤波器对能见度测量不确定度的影响

在能见度测量中,为了抑制环境光变化对测量不确定度的影响,在光发射端对探测光束进行调制,在接收端对探测到的光电信号进行带通滤波。带通滤波器的特性参数受到工作环境温度变化的影响,导致频响函数变化,从而引入能见度测量的不确定度。以二阶有源带通滤波器为例,从传输函数入手分析了带通滤波器频响幅度随温度变化的规律,实验测定了频响幅度随温度变化的关系。结果表明:在高能见度天气状况下,在15 ℃~40 ℃温度范围内,环境温度每变化1 ℃,带通滤波器将贡献约4.5%的不确定度;低能见度时,带通滤波器的影响比高能见度时小得多。     

光的单边带传输的性能研究

对一种光单边带传输系统用MATLAB进行了仿真,结果表明：在完全消光条件下,10Gb/s单边带信号在常规单模光纤传输可达140 km, 而双边带仅为70 km;消光比对双边带传输和单边带传输的影响是不一样的. 双边带传输消光比为10 dB就够了, 单边带传输消光比要在20 dB以上,只有消光比大于20 dB时单边带传输相对于双边带传输的优越性才逐渐呈现出来.     

High gain L-band erbium-doped fiber amplifier with two-stage double-pass configuration

An experiment on gain enhancement in the long wavelength band erbium-doped fiber amplifier (L-band EDFA) is demonstrated using dual forward pumping scheme in double-pass system. Compared to a single-stage single-pass scheme, the small signal gain for 1580 nm signal can be improved by 13.5 dB. However, a noise figure penalty of 2.9 dB was obtained due to the backward C-band ASE from second stage and the already amplified signal from the first pass that extracting energy from the forward C-band ASE. The maximum gain improvement of 13.7 dB was obtained at a signal wavelength of 1588 nm while signal and total pump powers were fixed at -30 dBm and 92 mW, respectively.     

高速相干光通信系统中的自适应步长恒模算法

对于高速光通信系统中的相干检测来说,盲均衡是一项常用的恢复传输符号的技术。目前应用最广泛的盲均衡算法是恒模算法,但是一方面它不能兼顾收敛速度和收敛精度,另一方面在偏分复用系统中很容易陷入奇异性。因此提出了一种改进型的恒模算法———自适应步长恒模算法,并在112Gb/s偏分复用16进制正交幅度调制系统中对提出的算法进行了测试。与传统的恒模算法相比,改进后的算法收敛速度仅为恒模算法的1/20;收敛稳定后误差函数的方差比恒模算法降低了0.7dB;对偏分复用系统中的奇异性有很好的抵抗能力;在不考虑奇异性问题时,光信噪比代价与恒模算法相比降低了1.5dB。     

通过以太无源光网的射频电视传送技术

论述了1550 nm射频电视(CATV)通道与1490 nm数据通道的相互干扰问题。针对1490 nm光波通过光纤中受激拉曼效应对1550 nm光波的非线性串扰和1550 nm光波通过粗波分复用(CWDM)分波器对1490 nm光波的线性串扰提出了理论计算公式,进行了定量分析和计算。结果表明,数据非线性串扰可使射频电视系统低频端的载噪比下跌9 dB;而在常规融锥型粗波分复用分波器情况下,射频电视线性串扰可使数据光接收机的光功率代价达到2.5dB。最后指出了克服串扰的方法,如以太空闲字符扰码和高隔离度粗波分复用等。