基于折叠式超快非线性干涉仪的全光码型转换理论和实验研究

码型转换是实现非归零(NRZ)信号全光时钟恢复的关键技术.提出了一种基于折叠式超快非线性干涉仪的全光NRZ到伪归零(PRZ)信号转换的新型方案.基于半导体光放大器的分段模型和超快非线性干涉仪的传输函数，建立了该方案的理论分析模型，数值模拟了不同速率下的码型转换过程.实验实现了稳定的10，20和40 Gbit/s的NRZ到PRZ信号的码型转换，分析了影响码型转换输出特性的因素，理论分析结果与实验结果基本符合. 关键词： 超快非线性干涉仪 半导体光放大器 全光码型转换     

基于硅基微环的光双二进制

基于硅基微环光调制器,利用Optisystem协同Matlab仿真,实现了10Gbit/s光双二进制信号的产生,并分析了光源的线宽和中心波长、光纤传输距离以及高斯窄带滤波器的带宽对10Gbit/s光双二进制系统性能的影响.仿真结果表明:该光双二进制系统对光源的线宽和中心波长敏感;在误码率为10-9量级时,实现无误码传输的最大距离为60km,且高斯窄带滤波器的最佳带宽为8GHz.     

112 Gbit/s信号混传多种速率信号的非线性效应影响

主要研究在波长间隔50GHz的密集波分复用系统中,112Gbit/s偏分复用差分四相移键控信号在不同速率的相邻信道影响下经过长距离传输后的非线性容忍度。实验结果表明,112Gbit/s信号结合43Gbit/s信号或者10Gbit/s信号传输时系统得到较好的非线性容忍度,验证了在严重的非线性效应存在的情况下同步传输系统的可行性。     

混沌超宽带信号的光学产生及其链路传输

用光反馈半导体激光器产生混沌超宽带(UWB)信号, 搭建了混沌UWB光载无线通信链路, 实现了360, 720 Mbit/s和1.44 Gbit/s三种不同传输速率下混沌UWB脉冲信号的生成和传输. 在未经任何色散补偿处理的情况下, 1.44 Gbit/s的混沌UWB信号在经过10 km单模光纤和0.6 m无线链路传输后, 在天线接收端被成功解调. 由于混沌UWB信号输出的随机性, 对应的UWB信号频谱中未出现任何离散的谱线. 这意味着利用混沌UWB信号实现的光载无线通信链路, 可以完全避免离散谱线对系统传输性能的劣化.     

多波长双二进制载波抑制归零码光分组产生方法研究

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。     

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。     

基于光载波抑制调制的可调谐高倍频毫米波信号发生器

提出了一种基于改进的光载波抑制调制方式的光学生成高倍频可调谐毫米波的方案.该方案利用均匀光纤光栅型声光可调谐滤波器选取光载波抑制信号中的两个边带分量进行拍频,实现高倍频且倍频因子可调的毫米波信号的生成.为避免色散所致的码元时移效应,将基带数据信号仅调制到光载波抑制信号的一个边带分量上.仿真验证了倍频因子分别为2,6,10,14,18和22的毫米波信号的生成.另外,对22倍频下的光载无线电系统的链路性能进行了仿真分析,毫米波信号在调制2Gbit/s的非归零码型数据信号经50km的光纤传输后,系统的眼图仍保持良好的睁开度,链路的功率代价仅为0.4dB.系统具有良好的传输性能,可以满足通信系统的需求.     

一种全光归零码到非归零码变换的新技术方案

报道了一种利用单只半导体光放大器和光滤波器实现全光归零码到非归零码变换的新技术方案.当探测（Probe）光和数据信号光同时输入到SOA时,基于SOA中的交叉增益调制和交叉相位调制现象,探测光光谱的后沿和前沿将分别产生红移和蓝移.通过调节光滤波器和探测光的中心波长之间的失调量,滤出光谱的特定部分,可以得到转换后的NRZ码光信号.这种新型的全光码型变换器具有结构简单、偏振不敏感、控制参量少和稳定性高的特点.分别采用仿真和实验的方式实现了20 Gbit/s光数据信号从RZ码到NRZ码的全光码型变换,并且仿真结果和实验结果相吻合.     

一种光正交频分复用系统的联合相位均衡方法

正交频分复用（OFDM）技术加相干接收与数字信号处理法(DSP)的组合是超长距离光通信的理想模型。光OFDM系统对相位噪声十分敏感,必须对相位噪声进行补偿。提出一种基于正交小波基变换的光OFDM系统的联合相位均衡方案。该方案将块状导频周期性地插入OFDM信号,在接收端利用导频信息首先消除各个子载波的公共相位误差,然后采用自适应均衡方式消除每个子载波自身相位误差。仿真结果表明,对于二进制正交振幅键控(4QAM)调制信号,在采用常规的G.652光纤、100 Gb/s的相干光OFDM系统中,该联合相位补偿方法可使信号在满足传输系统的误码性能要求下,传输距离达到1000 km。     

利用电光FM调制抑制零级中心频带——实现超高频Radio over Fiber通信

提出了一种有效抑制零级中心频带方案,并证实了该方案的可行性,给出了基于该方案的单工Radio over Fiber (RoF)通信系统.通过光通信系统软件Optisystem5.0仿真模拟结果显示：光源发送功率为5 dBm,途中无光放大,24 GHz的超高频微波信号在色散系数为20 ps/nm/km、衰减系数为0.25 dB/km的单模光纤中传输,系统码元传输速率可达5 Gbit/s、传输距离15 km以上.     

基于SOA器件的色散补偿系统

基于半导体光放大器非线性效应提出一种连续可调谐的色度色散补偿方法.利用SOA的交叉相位调制效应,对10Gbit/s和40Gbit/sRZ码系统的补偿效果和补偿范围进行了仿真分析.分析结果表明,该方法在10Gbit/s传输系统中,可以实现补偿范围为400ps/nm的正负色散.在40Gbit/s传输系统中,可以实现补偿范围为40ps/nm的正负色散.在理论分析基础上,进行了10Gbit/s传输系统下连续动态色度色散测补偿实验.实验结果表明,该方法实现了-40～60ps/nm范围内色度色散的连续可调谐补偿.     

无滤波高倍频光载毫米波生成技术

提出了一种无滤波的高倍频光载毫米波生成方案.该方案未使用相关的光/电滤波器就可16倍频的毫米波信号.整个系统采用三平行的马赫-曾德尔调制器结构和单个马赫-曾德尔调制器级联,通过调整系统的参数可以很好地抑制所有冗余光边带,只留下高质量的8阶光边带,无需任何光/电滤波器就能够得到16倍频的高质量毫米波信号.另外,详细分析了系统的工作原理,并通过仿真验证了调制深度、消光比、移相器偏移以及调制器偏压对系统的影响.研究结果表明将2 Gbit/s的非归零码型数据与10 GHz的射频信号混频后作为马赫-曾德尔调制器的驱动信号,系统经过50 km光纤传输后的链路功率代价为1.0 dB,具有良好的传输性能.该方案对于无滤波的高倍频毫米波生成有一定的参考价值.     

基于SOA器件的色散补偿系统

基于半导体光放大器非线性效应提出一种连续可调谐的色度色散补偿方法.利用SOA的交叉相位调制效应,对10 Gbit/s和 40 Gbit/s RZ码系统的补偿效果和补偿范围进行了仿真分析.分析结果表明,该方法在10 Gbit/s传输系统中,可以实现补偿范围为400 ps/nm的正负色散.在40 Gbit/s传输系统中,可以实现补偿范围为40 ps/nm的正负色散.在理论分析基础上,进行了10 Gbit/s传输系统下连续动态色度色散测补偿实验.实验结果表明,该方法实现了-40～60 ps/nm范围内色度色散的连续可调谐补偿.     

半导体光放大器环镜的非归零信号时钟分量提取

对基于半导体光放大器非线性环镜的非归零信号时钟分量提取进行了数值模拟和实验研究。不仅采用半导体光放大器的分段模型分别对简化方案和抽运一探测方案进行了2．5Gbit／s下的数值模拟，而且实验上采用这两种方案分别将2．5Gbit／s的非归零信号转换为包含其时钟分量的相应的伪归零信号。模拟计算结果与实验结果吻合得很好。实验和模拟结果均表明：采用简化方案时转换输出的伪归零信号所包含的时钟分量的强度小于采用抽运一探测方案的情况。10Gbit／s下的模拟计算结果表明在码型效应尚能容忍的前提下简化方案工作速率的上限小于抽运一探测方案。     

40 Gbit/s 相干偏振复用QPSK传输中基于Manakov方程的非线性补偿

 在40 Gbit/s相干偏振复用正交相移键控（QPSK）传输系统中,为了补偿由于光纤中非线性效应引起的传输信号损伤,采用了基于Manakov方程的反向传播非线性补偿算法.传统的基于标量非线性薛定谔方程（NLSE）的反向传播算法忽略了偏振模色散（PMD）的作用,因此在偏振复用系统中不能补偿由于PMD引起的信号损伤|而基于Manakov方程的数字信号处理方法能够对PMD与克尔非线性效应的耦合作用进行补偿.从仿真与实验两个方面对此方法在40 Gbit/s相干偏振复用QPSK传输系统中的补偿效果进行了验证.结果均表明,与NLSE相比,基于Manakov方程的反向传播算法在400 km长距离QPSK传输中显示出更好的性能.在光信噪比（OSNR）为18 dB时,基于Manakov方程的反向传播算法得到的Q值与NLSE相比提高约3dB.     

基于SOA-DI结构的OTDM分组网分组头提取技术

提出了一种基于SOA-DI结构在OTDM网中光分组信头提取的方案,该方案利用半导体光放大器（SOA）的增益饱和效应,通过DI结构干涉实现了2.5Gbit/s 全光信头和40Gbit/s净荷数据的OTDM光分组包信头提取,提取的光分组信头消光比可达16dB以上.给出了理论模型并进行了数值仿真,从理论上对输入脉冲能量和脉宽、SOA的饱和能量、SOA载流子寿命、SOA小信号增益以及DI干涉时延差等重要参量对光分组包信头提取质量的影响做了分析.该方案结构简单,易于集成.     

一种改进的双边带调制产生光毫米波的方案

提出了应用于光纤无线通信系统中一种改进的双边带调制产生光毫米波方案。在中心站采用强度调制将射频信号调制到光载波上产生一个双边带信号,滤掉中心载波后,利用光交叉复用器把双边带信号的上下边带模分开,将数据速率为2.5Gbit/s的基带信号调制到下边带模后,再与未调信号耦合后产生光毫米波,然后通过单模光纤传输至基站,在基站经过光电转换后产生电毫米波信号。从理论上对该毫米波的色散特性进行了分析,发现毫米波的接收功率不会周期的衰减。同时通过实验研究表明,下行链路信号通过光纤能传输50km而不需要色散补偿,功率代价小于1dBm。因此,该方法产生的光毫米波能有效克服光纤色散引起的信号时延而导致的基带信号退化,适合于远距离传输。     

基于外调制器的全双工无线信号光传输系统

提出了一种基于双平行马赫 增德尔调制器的全双工矢量信号传输系统。传统的光学倍频技术只适用于NRZ (not return to zero) 等强度调制格式,而不适用于无线通信中常用的MPSK、MQAM等矢量信号调制技术,用传统的倍频技术生成光毫米波后,用滤波器将其2个边带分开,在其中一个边带上调制矢量信号,这样幅度和相位信息被正确保留,且使用了8倍频模块,降低了传输过程中对光电器件的带宽要求。理论分析和仿真结果表明:通过此方法产生的携带在60 GHz载波上的625 Msymbol/s的4QPSK信号,经过20 km单模光纤传输后,误差向量幅度损耗可以忽略不计。     

基于SOA光纤环镜的NRZ信号时钟分量提取的数值模拟

采用半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier, SOA)的分段模型,对基于SOA光纤环镜的非归零 (Non-Return-to-Zero, NRZ)信号时钟分量提取进行了数值模拟.SOA光纤环镜可以将NRZ信号转化为包含其时钟分量的伪归零(Pseudo-Return-to-Zero, PRZ)信号给出了2.5Gb/s下的模拟计算结果,并与实验结果进行了比较,进一步给出了10Gb/s下的模拟计算结果.     

长春光机所高速垂直腔面发射激光器研究进展

高速垂直腔面发射激光器（VCSEL）是高速光通信的主要光源之一,受数据流量的迅速增长牵引,高速VCSEL正向更大带宽、更高速率方向发展。长春光机所团队通过优化VCSEL外延设计和生长、器件设计和制备、以及性能表征技术,在多个波长的高速VCSEL的调制带宽、传输速率、模式、功耗等性能方面取得了显著进展。实现高速单模940 nm VCSEL 27.65 GHz调制带宽和53 Gbit/s传输速率;通过波分复用基于850 nm、880 nm、910 nm和940 nm高速VCSEL实现200 Gbit/s链路方案;通过光子寿命优化,实现高速VCSEL低至100 fJ/bit的超低能耗;实现1 030 nm高速VCSEL 25 GHz调制带宽;实现1 550 nm高速VCSEL 37 Gbit/s传输速率。研制的高速VCSEL在光通信等领域有重要应用前景。