Experimental investigation into conversion efficiency of cascading four-wave mixing

We have proposed and experimentally demonstrated a scheme for cascading four-wave mixing (CFWM) by exploiting nonlinearity in highly nonlinear fiber (HNLF). Through utilizing optical spectrum analyzer (OSA), the second-order sideband products are observed in our experiment by only launching two waves into HNLF, and the conversion efficiency from the injected wave to each sideband is discussed in detail. It is found that only the conversion efficiency of the satellite wave will be increased with the power of the tunable injected wave when the power and the wavelength of the other one are fixed. Furthermore, the conversion efficiency of all the sidebands will be decreased with the absolute value of detune of injected wavelengths increasing. Also, the authors have demonstrated that the power of the satellite wave will be influenced most among all the sidebands if tuning the injected wave power. The proposed scheme can find potential applications in parametric amplification, frequency conversion, and optical quantum-information processing.     

光纤参量放大技术及应用

光纤参量放大基于在技术上的优势,越来越引起研究人员的重视.文章介绍了光纤参量放大器的结构及近期的研究情况,概述了其在分立集总放大、波长透明转换、慢光的产生,归零码生成及光时分复用(OTDM)等方面的应用.     

基于四波混频的元素超精细光谱研究

提出将简并四波混频激光光谱分析技术用于物质超精细结构检测,加之量子光学理论计算的新方法测量同位素含量。即由实验现象确定出自激振荡频率后,在三阶极化率的基础上,通过量子光学梯形三能级系统的计算,得到了简并四波混频双光子共振吸收下,三阶极化率与原子数密度的关系。     

基于高非线性光纤中四波混频效应的全光取样系统

为了克服高比特率光信号实时取样时所面临的高速模数转换(ADC)限制,构建了一套基于高非线性光纤(HNLF)中四波混频效应的全光等效取样系统。全光取样系统主要包括取样脉冲信号产生、全光取样门和信号处理3部分,其中全光取样门为本系统的核心部分。取样脉冲和信号共同注入到HNLF中,基于四波混频效应实现全光取样。实验中,分别以10Gb/s、40Gb/s非归零OOK信号进行了取样实验验证。实验结果表明该取样系统可以实现高速光信号的取样过程。本文取样系统结构简单,且不受光信号速率的限制,可应用于更高速率的信号测量。     

基于光子晶体光纤四波混频的光波长变换

研究了光子晶体光纤(PCF)中基于四波混频(FWM)的全光波长变换实现以及相应的变换效能。使用C-L波段内具有平坦正色散特性的高非线性PCF,对基于FWM效应的光波长变换进行了理论分析,根据相应原理进行了波长变换实验系统的软件仿真,并以此为依据设计实验装置进行了实验验证。实验结果基本符合相应的理论计算以及系统仿真,在中心波长为1 5401、545以及1 550 nm的频带范围内分别得到了-17.381、-16.897和-17.787 dB的最高转换效率,分别对应181、7和13 nm的3dB转换带宽。     

光子晶体光纤中四波混频光谱增益特性的研究

采用脉冲宽度为5 ps、峰值功率为5 W的可调谐钛宝石激光器泵浦长度为4.8 m,零色散点在810 nm的光子晶体光纤(PCF),观察到四波混频(FWM)3 dB的信号光增益,信号光和闲频光的间距为20 nm.通过调谐泵浦光的入射中心波长,研究了不同泵浦波长对FWM信号增益的影响,并与理论结果进行了对比,结果表明了很好的一致性.     

Experimental investigation on slow light via four-wave mixing in semiconductor optical amplifier

Optical buffer is a key component in all optical information processing systems.Slow light at room temperature via four-wave mixing (FWM) in semiconductor optical amplifier (SOA) is experimentally investigated.Time delay of 0.40ns is achieved for a sinusoidal modulation signal at 0.1 GHz, corresponding to a delay bandwidth product (DBP) of 0.04.Factors that affect the experimental results are discussed.It is found out that the variable optical delay via FWM in SOA can be controlled either electrically by changing the SOA bias or optically by varying the pump power or pump-probe detuning.     

光纤参量放大器增益特性的理论与仿真分析

为了优化光纤参量放大器的增益特性,利用理论分析,对FOPA在不同光纤长度、不同泵浦光功率及不同光纤非线性系数下的增益与带宽特性进行了比较与分析。结果表明:使用较长的高非线性光纤、较大的泵浦光、或较大的非线性系数,均可提高FOPA的增益,增益带宽也可随着泵浦光功率和非线性系数的增大而增大。此外,利用仿真模拟对理论分析结果进行了验证。虽然,仿真结果与理论分析结果间略有偏差,但仿真结果依然较好的验证了理论结果的正确性与可行性。     

SRS对基于FWM的光纤参量放大器增益性能的影响

为了研究受激喇曼散射(SRS)对基于四波混频(FWM)的光纤参量放大器(FOPA)增益性能的影响,本文采用四阶龙格库塔法求解SRS和FWM共同作用下的稳态非线性耦合波方程,并针对泵浦间隔、泵浦功率、非线性系数、泵浦中心波长、零色散波长、色散斜率等因素分析S RS对基于FWM的FOPA增益性能的影响.研究结果表明,当光纤...     

采用全矢量有限元法设计光子晶体光纤

阐述了基于光子晶体光纤(PCF)的光纤参量放大器(FOPA)的工作原理,对FOPA所需的PCF特性进行了讨论和设计.采用带混合节点/棱边元三角形单元的全矢量有限元法(FEM),计算了PCF中非线性系数、色散斜率和色散零点与空气孔半径、孔间距和空气填充比等结构参数间的关系.计算结果表明:在确保PCF光纤高非线性的前提下,通过灵活设计PCF的结构参数就可以实现色散控制,得到PCF的超宽波长范围内可调的零色散波长、近零超平坦色散和极低的色散斜率,从而为FDPA获得高增益、宽带宽等性能创造必要前提.     

基于非线性极化旋转的光阈值性能的改进实验方案

基于非线性极化旋转(NPR)的阈值方案具有阈值功率点低、对色散不敏感等特点,但由于本身结构原因,其输出功率与输入功率成正弦关系,导致阈值性能不稳定。为了改善基于NPR阈值方案的性能,本文提出并实验研究了在输出端加可调带通滤波器(TBPF)的改进方案。改进后的阈值方案稳定了阈值输出功率,提高了阈值性能。同时,改进方案中采用的TBPF能够实现阈值功率传输曲线的调节,可适应不同系统的需求,改变了以往阈值器件因物理结构一旦确定而阈值性能不改变的缺陷。     

6-channel photonic generation of ultra-wideband signals using multiple nonlinear characteristics in a parallel FOPA structure

We propose an approach to generating 6-channel polarity-inverted ultra-wideband (UWB) doublets by utilizing the parallel fiber-optical parametric amplifier (FOPA) configuration.The pulse-splitting effe...     

基于18倍频技术的60GHz光载无线通信系统研究

理论提出并仿真研究了采用铌酸锂-马赫曾德尔 调制器(LN-MZM)和高非线性光纤(HNLF)中四 波混频(FWM)效应产生18倍频光载毫米波的光载无线通信(ROF)系 统。在中心站(CS),通过调节 LN-MZM的直流偏置电压和调制深度,射频(RF)信号间的相位差,产生±3阶边带,再利 用强度调制器 将基带数据调制到－3阶边带上,耦合后的两个3阶边带经光纤发送至基站(BS)。在基站 ,将耦合后的±3阶边带送入HNLF,经过FWM后生成±9阶边带,经滤波后在光电检测器中拍频得到18倍频 电毫米波信 号。仿真结果表明,采用3.3 GHz的RF信号,可产生频率为60 GHz的光载毫米波。2.5 Gb/s信号经光纤传 输40 km后,信号质量仍然良好。还研究了HNLF的输入光功率和长度 对系统性能的影响,得到了系统性能最佳的条件。     

基于光相位信号延时自相干的相位信息高速实时取样系统

提出了一种基于光相位信号自相干的高速光相位实时取样方案。利用时延为10ps的延时干涉仪(DI),将待测光信号的相位信息转换为强度信息;再在高非线性光纤(HNLF)中,利用四波混频(FWM)效应对强度信号进行取样。在接收端,利用不同中心波长的光滤波器(OBPF)即可滤出不同时间点的取样信号,从而在光域同时完成高速光相位信息的实时取样和取样信号的串-并转换。本文方案具有成本低、对测信号码率和波长不敏感的优点。实验中,对9GHz正弦调制以及10Gb/s非归零码调制的光相位信号实现了100G/s的高速实时取样系统,并转换为10路10G/s取样信号输出,最终恢复取样光信号的相位波形。     

色散位移光纤中参量放大和拉曼散射增益谱特性

根据高双折射色散位移光纤中参量放大和拉曼散射共同作用下的耦合波方程,通过引入拉曼增益的洛伦兹模型,研究了增益谱随相关参量的变化关系。结果表明,增益谱只与三阶色散项的大小及四阶色散项有关;在正常色散区sgn(β4)=1的较大输入功率区域,T频率斯托克斯波增益谱呈现单一峰值。所以,利用色散位移光纤,可提取单一T频率脉冲。     

基于双平行MZM和HNLF四波混频效应的24倍频光生毫米波技术

提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM ) 和高非线性光纤(HNLF)四波混频(FWM)效应的24倍频光生毫米波方案。首先 通过控制DPMZM的 直流偏压、驱动信号相位差和调制指数,完全抑制光载波和±2阶边带,获得±4阶光边 带;再将其放大后输入到HNLF,通过FWM效应生成±12阶光边带,最后由光 电控制器(PD)拍 频得到24倍 频的毫米波输出。通过仿真,验证了方案的可行性。本文方案具有倍频次数高、频谱纯度好 等优点。     

10 Gbit/s四波混频型全光波长转换器的实验研究

利用自行研制的半导体光放大器(SOA)对四波混频(FWM)型波长转换器进行了实验研究。在10Gbit / s调制速率下,频率失谐达500GHz时仍现察到理想效果的四波混频型波长转换现象。研究了输出端各波形调制格式的关系,结果验证了基于半导体光放大器四波混频型波长转换中,泵浦光与信号光功率之间的关系对转换结果有直接影响。     

孤子对在EDFA中放大的数值研究

对孤子对在EDFA中的放大进行了研究.数值研究表明,孤子对在EDFA中能得到放大,但放大过程中孤子间距减小,孤子间形成小脉冲.引入非线性增益后,孤子对得到较大程度的放大,孤子间距减小程度降低,仍有小脉冲;引入初始啁啾后,孤子对得到放大,程度不如单独引入非线性增益时,孤子间距不变,无小脉冲产生;共同引入非线性增益和初始啁...     

基于FFT和多重信号分类算法的高精度相干光相移键控信号频率偏移估计算法研究

针对相移键控(MPSK)相干光通信系统中的频率偏移,最常用的两种算法是基于差分相位或者FFT最大值的算法,但是当数据长度较短时,两种算法均很难实现MHz的估计误差,这将使得后续载波相位恢复估计很难恢复原始数据。为满足MPSK系统中频率偏移估计算法高精度和实时性的要求,首次将多重信号分类算法引入该问题,提出一种基于快速傅里叶变换和多重信号分类的频率估计算法,该算法在数据较短时精度很高。利用基本原理和流程图对算法加以说明,并进行了20-GBaud/sQPSK相干光系统仿真实验验证算法切实可行。