级联PSA非零色散位移光纤通信系统传输性能的研究

本文通过计算机系统仿真研究了以相敏光放大器（PSA）作为中继光放大器的非零色散位移光纤通信系统的传输性能,分析了PSA系统的码间干扰（ISI）限制距离与信号速率、光纤色散、放大器间距和放大器平均输出信号功率的关系,以及PSA中泵浦光和信号光之间的相位漂移和信号脉冲波形对级联PSA光传输系统传输性能的影响。     

基于光纤SPM效应级联全光再生器的设计优化

基于高非线性光纤SPM(自相位调制)效应加偏移滤波的全光再生技术,分析了级联再生器在输入脉冲宽度、光纤参数和滤波器带宽一定的情况下,输入信号功率和滤波器偏移量对输入信号幅度抖动和Q值的影响.数值仿真结果表明:优化后的输入信号功率和滤波器偏移量使得级联再生后的信号幅度抖动和寄生脉冲都得到了抑制.第2级再生后的Q值改善值比...     

PSA平均光孤子系统传输性能的研究

本采用计算机系统仿真的方法，研究了应用相敏光放大器(PSA)作为在线放大器的采用平均孤子传输方案的光孤子通信系统中，泵浦光与信号光之间的相位漂移、光纤色散对光孤子通信系统传输性能的影响。仿真的结果表明：泵浦光与信号光之间的相位漂移将导致孤子幅度的下降；由于PSA增益的相敏特性，光纤色散导致孤子脉冲主瓣幅度下降，脉宽展宽，出现旁瓣。     

多比特相位量化数字射频存贮技术及寄生电平

该文讨论多比特相位量化的原理和方法,给出易于单片集成的相位量化器的拓扑结构形式;研究了影响寄生电平的因素,给出了寄生电平与量化比特数的表示式,并着重讨论了相位量化器输入的I,Q信号幅、相不平衡对寄生电平的影响。     

低功率抽运光纤参量振荡器的时钟提取抖动性能

采用两次光调制技术将非归零(NRZ)码数据转换成归零(RZ)码光信号后,利用光纤参量振荡器(FOPO)结构实现了较低光功率抽运下的参量波长转换和时钟提取功能。实验表明,对于波长转换间隔为1.6nm的10Gbit/s时钟提取,优化的输入抽运光功率范围是8～14dBm;当输入信号的幅度抖动和相位抖动分别大于2.28mV和3.5ps时,该时钟提取系统可实现抖动抑制功能,其输入/输出抖动转移曲线斜率约为0.29和0.16。     

有损色散非线性光纤中考虑泵浦自相位调制效应下的交叉相位调制传递函数

采用小信号分析方法研究了色散和非线性共同作用下的光信号传输,导出了损耗、色散、自相位调制及交叉相位调制作用下反映交叉相位调制过程的频域传递函数,通过该传递函数给出了在强度调制直接检测系统中确定任意泵浦信号下的探测波时域波形的解析方法,发现泵浦波自相位调制一定程度上增大了频域传递函数,且增大程度随着调制频率、输入信号平均功率及传输距离的提高而逐渐变大,解析结果和数值仿真能较好吻合.     

相位偏移和分束比对八倍频光毫米波产生及传输的影响分析

相位偏移和分束比极大地影响了产生光毫米波信号的边带抑制比以及光纤无线(ROF)系统的BER。针对串联两个马赫-曾德尔调制器产生八倍频光毫米波信号的方案,利用贝塞耳级数展开的方法,推导了相位偏移和分束比影响下,光毫米波信号的严格通用解析解,当分束比偏离0.001,相位偏移1°时,边带抑制比可达35.9 dB,能够忽略谐波分量的影响。仿真结果表明,在BER=10-10的条件下,当八倍频光毫米波信号背靠背传输时,分束比偏离0.001和相位偏移1°的功率代价仅为0.001dB,经20 km标准单模光纤传输后的功率代价为0.145 dB,系统性能良好。     

对2R全光再生器时间抖动抑制的研究

研究了利用二次再生结构来抑制光纤自相位调制全光再生器引起的时间抖动。根据转移函数的输出特性,分析了A-A、B-B和C-C 3种类型的二次再生器对时间抖动抑制的性能,并利用分布傅里叶算法进行了仿真。理论和数值结果表明:C-C结构的二次再生器对时间抖动抑制效果最好,B-B型次之,而A-A型则会加剧再生信号的时间抖动。造成二次再生器对抑制时间抖动性能差异的主要原因是,第一级再生器会通过输出脉冲幅度的变化对第二级再生器的时间抖动造成影响。     

级联OPC的MZI再生芯片相位保持性能研究

许多幅度再生方案可用马赫-曾德尔干涉仪（MZI）结构进行建模。研究级联光学相位共轭器（OPC）的MZI(OPC-MZI)再生方案，以实现近乎理想的相位保持再生。通过分析整个级联系统的功率和相位转移特性，优化设计了满足需求的硅基MZI再生芯片单元。采用正交相移键控（QPSK）调制信号仿真验证了OPC-MZI再生方案的可行性。仿真结果表明：当输入信噪比为16 dB时，与单级MZI再生芯片相比，OPC-MZI再生方案的噪声抑制比（NRR）可提高1 dB，相位扰动也由5.7°降至0.07°。     

1480nm泵浦的掺铒光纤放大器的小信号特性分析

本文对低泵浦功率下１４８０ｎｍ泵浦的掺饵光纤放大器的特性进行了数值分析，分别给出了正、反向泵浦下小信号输入时掺饵光纤放大器的增益－泵浦功率和噪声指数－泵浦功率曲线，说明了低泵浦功率对掺饵光纤放大器特性的影响。     

The gain and optimal length in the erbium-doped fiber amplifierswith 1480 nm pumping

The approximate analytic expressions for the gain and optimal length of the 1480-nm-pumped erbium-doped fiber amplifier with an arbitrary dopant distribution are obtained when the saturation by amplified spontaneous emission (ASE) is neglected. Numerical calculations show that the values predicted from the analytic expressions of the maximal gain and optimal fiber length as functions of input signal and pump powers are very accurate for narrow dopant distributions confined to the center of the fiber core     

单频光纤放大器中泵浦作用的相位噪声

研究了铒镱共掺单频光纤放大器中100 Hz～1 kHz频段内的相位噪声,并通过实验证明该尖峰噪声为泵浦电源产生的相位噪声。从铒镱共掺光纤放大器的功率传输方程出发、结合泵浦激光的热传递函数,数值分析了泵浦功率、泵浦波长、增益光纤长度对100 Hz～1 kHz频段内相位噪声的影响。通过二级光放大结构对输出激光的相位噪声进行测量,并将实验结果与数值仿真结果进行对比,证明了理论模型的可靠性。该研究优化了主谐振功率放大结构铒镱共掺单频光纤放大器的相位噪声特性、并为提高相干合成时的合束效率提供指导。以上所得结果普遍适用于主谐振功率放大结构的光纤放大器。     

光纤中双脉冲传输的频率啁啾及脉冲压缩

对双脉冲在光纤中传输时所满足的非线性耦舍方程进行了理论分析和数值计算,求得了脉冲演化时啁啾参量的一般表达式。结果表明,利用交叉相位调制效应压缩光脉冲时,无论泵浦脉冲还是信号脉冲,其线性源啁啾都对光脉冲的压缩产生重要影响。在泵浦功率一定的条件下,选取负啁啾的泵浦脉冲和正啁啾的信号脉冲易于获得更短的压缩光脉冲。     

掺铒光纤激光器输出特性的研究

在一定的条件下,确定了掺铒光纤激光器的最佳光纤长度和激光器两个腔镜的最佳反射率,设计出的光纤激光器的输出特性可以得到优化。根据掺铒光纤激光器的速率方程,对线型腔光纤激光器的输出特性进行了理论分析,得到了光纤激光器在稳态条件下的输出功率,阈值抽运功率和斜率效率的解析表达式。对光纤激光器的输出特性进行了数值模拟,得到了泵浦功率为20mw,饵离子掺杂浓度为400 ppm,掺铒光纤长度为1.5m,光纤环形镜反射率为1,光纤光栅反射率为0.5时,光纤激光器的输出功率和斜率效率较大,阈值抽运功率较小。为光纤激光器的优化设计提供了理论依据。     

Q-factor improvement of degenerate four-wave-mixing regenerators for ASE degraded signals

All-optical regenerators can be used to suppress amplified spontaneous emission (ASE) noise introduced by cascaded erbium doped fiber amplifiers (EDFAs) in optical fiber communication systems and lead to the improvement of optical receiver sensitivity. By introducing the Q-factor transfer function (QTF), we evaluate the Q-factor performance of degenerate four-wave mixing (DFWM) regenerators with clock pump and reveal the differences between the optimal input powers determined from the static and dynamic power tranfer function (PTF) and the QTF curves. Our simulation shows that the clock-pump regnerator is capable of improving the Q-facor and receiver sensitivity for 40 Gbit/s ASE-degraded return-to-zero on-off keying (RZ-OOK) signal by 2.58 dB and 4.2 dB, respectively.     

全光逻辑异或门相位差特性研究

为了改善全光逻辑门的相位差特性,对全光逻辑异或门的相位差进行了研究。采用细化分段模型对量子点半导体光放大器的动态过程进行建模,利用牛顿法和4阶龙格-库塔法求解三能级跃迁速率方程以及光场传输方程,实现了基于量子点半导体光放大器马赫-曾德尔干涉仪结构的全光逻辑异或门;研究了有源区长度、最大模式增益、输入抽运光功率以及输入抽运光脉冲宽度对通过干涉仪两臂探测光相位差的影响,同时讨论了探测光的相位差与输出光功率的关系。结果表明,增大有源区长度、最大模式增益以及输入抽运光功率,均能使探测光相位差增大;随着抽运光脉冲宽度增大,探测光相位差先增大而后趋于平缓,之后不断减小;有源区长度为2.0mm、最大模式增益为3000m-1、输入抽运光功率为5dBm、抽运光脉冲宽度为1.0ps时,最大相位差增加至0.3277π;随着探测光相位差增大,输出光功率增大;通过优化参量可以增大探测光的相位差,而输出光功率会随着探测光相位差的增大而增大。该研究为提高转换信号质量提供了参考。     

高功率高效率掺铒光纤超荧光光源

优化设计了高功率、高效率掺铒光纤超荧光光源的参数。采用商用掺铒光纤,针对双程后向结构,首先仿真了光源输出功率和带宽随掺铒光纤长度的变化,并用对等实验验证了模拟结果,初步确定掺铒光纤长度的优化范围;理论研究了反射镜反射率对光源性能的影响,计算出最佳反射率并模拟了该反射率下光源的输出光谱;实验研究了抽运功率对光源平均波长的影响,确定了优化的抽运功率范围,并进一步确定了掺铒光纤的优化长度。实验选用110mW抽运功率,13.74m掺铒光纤,获得了输出功率为46.9mW的高功率光纤光源,其抽运转换效率可达42.6%,且光源保持了约34.54nm的宽带宽。     

利用光纤参量放大器构成全光与门

利用光纤参量放大器(FOPA)中的波长转换特性完成全光与逻辑运算。以波长转换的原理为基础, 从两路输入光波的四种码字组合的相位匹配关系入手, 证明了FOPA的闲散光输出与两路输入光波的逻辑关系符合与门的逻辑。通过龙格-库塔方法数值求解非线性耦合方程组, 仿真证实了FOPA的输出与输入光波满足全光与门的逻辑, 研究了此全光与逻辑门闲散光波的输出功率随光纤长度、输入光波的功率比值以及输入光波波长位置的变化关系, 为实际中优化设计全光与门提供了参考。并对100 Gb/s的全光与逻辑运算中所应选择的输入光波脉冲宽度的问题进行了讨论。     

Optimal Design of the Nonlinear Phase-Shift via Second-Order Nonlinear Cascading in the Silica Optical Fiber

Based on the second-order nonlinear effect in the periodically thermal/electric-field poling silica optical fiber and starting from the coupled-mode equations, the analytic expressions of nonlinear phase-shift of all-optical switching under the condition of strong pump light are derived in this paper. The nonlinear phase-shift is optimized by selecting the parameters properly.     

The influence of cross-phase modulation on optical FDM PSK homodynetransmission systems

A combination of optical frequency division multiplexing (FDM) and phase-shift-keying (PSK) homodyne detection can increase transmission capacity. However, phase sensitive transmission systems, especially repeatered ones, suffer from data-dependent optical amplitude fluctuation that is converted to phase fluctuation by fiber nonlinearity. The authors discuss how this data-dependent amplitude fluctuation affects the error rate performance of optical FDM PSK homodyne detection systems. If only the optical amplitude fluctuation induced by phase modulators is taken into account, the allowable power fluctuation to keep the power penalty at 0.5 dB at a bit error rate (BER) of 10^-10 is below 0.17 mW for BPSK homodyne detection and 0.09 mW for QPSK homodyne detection. However, if only the amplitude fluctuation induced by the fiber chromatic dispersion is taken into account, the allowable number of repeaters to keep a 0.5-dB power penalty due to XPM at a BER of 10^-10 is 1 for BPSK homodyne detection and below 5 for QPSK homodyne detection