激光器频率漂移对相位敏感光时域反射计扰动定位精度的影响

基于多波干涉原理,建立了基于相位敏感光时域反射计(OTDR)的光纤分布式扰动传感器(FDDS)光路系统数学模型,研究了激光器频率漂移对相位敏感OTDR定位精度的影响机理。仿真结果表明:激光器的频率漂移是导致传感器定位精度和信噪比降低的关键因素,当激光器的频率漂移分别高于25 MHz/min和30 MHz/min时,依据移动平均和有扰动减无扰动定位方法以及移动平均和移动差分算法得到的传感器信噪比低于2dB,定位算法失效。采用频率漂移速率分别为3MHz/min和190 MHz/min的激光器进行实验,实验结果表明:频率漂移速率为3MHz/min的激光器通过所述的两种定位方法得到的定位误差均为100m;频率漂移速率为190MHz/min的激光器无法实现扰动的定位。研究结论为激光器的选型以及提高传感器的定位精度提供了理论指导。     

带前置光放大的星间微波光子链路性能优化

考虑发射机和接收机对准误差引起的信号衰落,推 导出带前置光放大的星间微波 光子链路输出信噪比(SNR)的解析表达式,并建立了基于平均SNR原则的 链路优化模型。在给定 SNR要求及对准误差条件下,对Mach-Zehnder调制器(MZM) 直流偏置相移进行了优化,使所需激 光器(LD)输出功率最小,并进一步分析了前置放大器参数对最小LD输出功率和最优直 流偏置 相移的影响。数值仿真结果表明,与增益相比,前置放大器噪声系数决定了指定SNR所需 的最小LD输出功率。当对准误差角标准差为0. 4μrad时,噪声系数加倍会使SNR达到 15.56dB时所需的最小LD输出功率增加6.73dB。然而,前置放大 器噪声系数对最优的直流偏置相移几乎无影响,噪声系数加倍后最优直流偏置相移的变化不 会超过0.003π。     

基于级联外调制器的六倍频微波信号的光学生成技术研究

提出并实验验证了一种基于级联偏振调制器(Po lM)和双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)的六 倍频微波信号的光学生成方法。PolM在射频(RF)信号调制下,会产生多个光边带,通过调 节偏振控制 器(PC)和检偏器仅获得奇数阶边带,然后通过DPMZM,其中一子MZM调制RF信号,工作在 最大 传输点(MATP),另一子MZM不调制RF信号,从而抑制掉一阶边带,保留三阶边带,经光 电探测器(PD)拍频获得六倍频微波信号。仿真结果表明,在不利用任何光、电滤波器的情况下,调 制器消光比为 理想状态(100dB)时,RF杂散抑制比(RFSSR) 为34dB。即使消光比为非理想状态(30dB)时,生成微波信号的RF SSR仍可以达到21dB。理论分析和实验结果均验证 了方案的可行性。     

光通信乘性噪声信道基于LDPC码的SNR估计方法

针对目前现有的信噪比(SNR)估计 方法不适用光通信中乘性噪声信道的问题,分析了乘性噪声信道下,SNR失配 对低密度奇偶校验(LDPC)码性能的影响,并通过仿真表明乘性噪声信道下 SNR精确估计的必要性。提出了一种基于量化的LDPC 码判决反馈的SNR估计方法,首先对接收到的光信号进行量化,利用 简化后的期望最大(EM)算法对量化后的SNR 进行一次粗估计,接着利用基于LDPC迭代译码的判决反馈结果对 SNR进行精估计。仿真结果表明,本方法能够在接收 信号的均值和噪声方差等参数未知情况下,能有效完成LDPC码迭代译码的辅助 工作;在误码率(BER)为10－5时,SNR估计后 ,LDPC码的译码性能距离理想情况下的译码性能,仅有约0.12dB以内损失。     

基于磷化铟材料的高速光纤声光调制器

该文介绍了一种基于磷化铟(InP)材料制作的高速光纤声光调制器,分析了高速光纤声光调制器设计原理。通过仿真得到高速光纤声光调制器的设计参数,并制作了光波长为1 550 nm的300 MHz光纤声光调制器。测试结果表明,该光纤声光调制器的插入损耗为2.8 dB,消光比为49 dB,光脉冲上升时间为6.34 ns。     

高精度SAR ADC电容阵列设计及校准算法

在高精度逐次逼近寄存器模数转换器(SAR ADC)中,电容阵列是SAR ADC的核心之一。电容阵列中的电容失配问题是导致转换精度降低的一个重要原因。为了尽可能改善这一问题,设计了一种6+6+6分段电容阵列,并且基于这种阵列设计了权重迭代算法的前台数字校准。该方法不需要额外的电容阵列,利用自身的电容阵列与比较器量化出电容失配,计算出每一位输出码的权重校准系数,用来对正常量化出的输出码进行编码,实现校准功能。仿真结果表明,引入电容失配的18 bit SAR ADC经过该算法校准后,信噪比(SNR)从77.6 dB提升到107.6 dB,无杂散动态范围(SFDR)从89.8 dB提升到125.6 dB,有效位数(ENOB)从12.54 bit提升到17.54 bit。在SMIC 0.18μm工艺下,该校准算法对高精度SAR ADC的动态性能具有较大提升。     

非线性自适应迭代重建算法用于相干层析抗噪仿真

为进一步完善非线性自适应迭代重建算法(NAIRT) 并将其可靠地应用于实际流场层析诊断,仿真研究了NAIRT的抗噪性能。 采用仿真技术,模拟含跳变的复杂空气流场,相干投影,获得Radon变换投影数据。采用Ran dG函数模 拟产生Gauss随机噪声,噪声的相对强度通过信噪比(SNR)标征,设置强 度不同的SNR,获得相应的随机噪声。 随机噪声与投影数据线性叠加,获得含噪投影。采用NAIRT逆投影重建,重建结果与无噪重 建结果比较, 并用均方差(MSE)对重建结果定量分析。结果发现,在60dB SNR噪声情况下,NAIRT能够比较精确重 建 仿真流场,MSE降到1.82×10－5;10dB SNR时,NAIRT仍能重建出仿真场的轮廓,MSE稳定在4.91×10 －4; 100dB SNR时,NAIRT能够十分精 确地重建仿真流场,MSE衰减到1.26×10 －6,逼近无噪重建效果。重建图像和误差分析都表明,NAIRT 具有十分优越的抗噪性能。     

基于LPFG滤噪和混合放大的长距离FBG传感器系统

设计的基于长周期光纤光栅(LPFG)滤噪和掺Er光纤(EDF)/喇曼混合放大的长距离光纤布拉格光栅(FBG)传感器系统,不但优化了系统的信噪比(SNR),而且使传感距离提高到50 km.该系统以高功率扫描激光器作为传感光源和解调系统,加入的LPFG减小了双向喇曼放大的自发辐射(ASE)噪声和FBG后向反射噪声,同时双环形器的EDF结构利用剩余的泵浦功率产生ASE光和放大传感信号,为后端FBG提供了光源以及提高了后端FBG的SNR.带LPFG的混合放大与EDF/喇漫混合放大相比,实验表明,FBG 1和FBG 2的SNR分别提高了4.40 dB和4.38 dB,而且分布在50 km光纤上的4个FBG均获得了大于15 dB的SNR.     

高精度室内可见光定位算法

针对目前室内定位算法精度不高、实现复杂等问 题,提出了一种基于白光LED的可见光室内定位方 法。首先利用由室内不同LED发出的定位参考信号到达定位终端的时间差(TDOA )的测量估计,得 到定位终端到达两个LED的传输距离之差,以此构造距离估计目标函数,然后采用有约束非 线性规划算法得到 定位终端的位置坐标,从而有效地解决了室内噪声环境中常规TDOA定位算法不收敛或误差偏大的问题。 同时,为了进一步优化定位性能,将距离信息引入加权因子中,提出了质心加权混合定位算 法。将提出的 定位算法在5m×5m×3m的空间区域中进行了仿真实验,同时考虑噪声因素的影响,结果 表明,提出的距离 估计目标函数法在信噪比(SNR)为2dB的条件下可以达到平 均5cm的定位误差,采用质心加权处理后平均定位误 差仅为3cm,有效地提高了室内定位精度和系统应用的普适性及鲁棒性。     

基于符号映射分析的CO-OFDM系统信道估计研究

针对相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中光纤信道快变对系统可靠性和有效性的降低,设计了一种符号映射分析(ASM,analysis of symbols mapping)算法,通过对接收到的OFDM符号星座图进行分析,不断地对由信道估计得到的传递函数进行修正,在不需要大量导频的情况下能快速跟踪信道的变化。仿真结果表明:在40Gb/s的快变光纤信道CO-OFDM系统中,信噪比(SNR)为10dB,在误码率(BER)为10-3时ASM算法比常规的迫零估计(ZFE,zero forcing estima-tion)算法需要的导频间隔减小了1/2;在导频间隔为10、BER为10-3时,ASM算法比常规的ZFE算法有约3.5dB的SNR改善。     

基于SOA交叉增益调制的2.5Gbit/s NRZ码全光波长转换实验研究

基于SOA交叉增益调制效应(XGM)进行了2.5Gbit/s 31位非归零(NRZ)伪随机码的全光波长转换实验,分析了该方案下转换信号的消光比、信噪比、平均功率与输入连续光、信号光功率、波长的关系.实验中转换信号的光信噪比可达40dB以上,消光比和信噪比均大于10dB,符合ITU-T G.691标准.信号波长向下转换间距可达60nm,是目前基于SOA中的XGM效应进行波长转换获得的最大的波长间距.     

System design and optimization of optically amplified WDM-TDMhybrid polarization-insensitive fiber-optic Michelson interferometricsensor

We investigate the optically amplified time-division-multiplexed (TDM) polarization-insensitive fiber-optic Michelson interferometric sensor (PIFOMIS) system using erbium-doped fiber amplifier (EDFA). The EDFA was named preamplifier, in-line amplifier or postamplifier; by the position it was located. We find that the preamplifier EDFA has limited usefulness because of its unstable amplification of the optical pulse trains. Both post- and in-line cases can work successfully in the TDM-PIFOMIS system. The amplitudes of the optical pulse trains are stable after amplified by the in-line EDFA, this is a significantly advantage of the optically amplified TDM-PIFOMIS system. The MPDS of the unamplified TDM-PIPOMIS system with an extinction ratio (ER) of 33 dB of the output pulse of the optical guide wave (OGW) modulator was 2.4×10^-5 rad/(Hz)^1/2 at 1 kHz. For maintaining MPDS better than 3.4×10^-5 rad/(Hz)^1/2 at 1 kHz, the allowable worst ER for the post- and in-line amplified system are 20 and 17.8 dB, respectively, and the corresponding input signal peak power should be larger than -20 and -25 dBm. While employing such two post- and two in-line EDFAs in the TDM-PIFOMIS system, the allowable loss of the sensor array is 47 dB. We analyze the phase-induced intensity noise (PIIN) of the optically amplified TDM-PIFOMIS system in detail and propose methods to reduce the PIIN. The output optical pulse of an intensity modulator with high ER is a key issue to minimize the PIIN and sensor crosstalk in the system. In order to reduce the system PIIN, complexity and cost, we suggest an optimum optically amplified WDM (wavelength-division multiplexing)-TDM hybrid PIFOMIS system with four wavelengths and four eight-sensor subarrays     

ETDM Transmitter Module for 100-Gb/s Ethernet

Performance of a packaged distributed-feedback travelling-wave electroabsorption modulator module for data transmission at 100 Gb/s is presented for the first time. Clearly open eye diagrams at 80 Gb/s with an extinction ratio (ER) of 4.9 dB and 100 Gb/s with ER 4.2 dB (limited by measurement setup) are demonstrated together with data transmission over 100-m-long standard single-mode fiber and over dispersion-compensated 10-km fiber link.      

16-Bit三阶级联结构Sigma—Delta调制器的设计

设计一款可应用于压力传感器的高精度三阶2—1级联结构Sigma—delta调制器。MatlabSimulink建模仿真表明,信号带宽为500Hz,过采样率为128的情况下,该调制器信噪比高达119dB。通过对调制器非理想因数的分析,采用典型的0．35μm工艺整体实现该调制器,并用Spectre仿真,电路信噪比可达106．2dB,高于16住要求的98dB,整个调制器的功耗约为7mW。     

A Four‐Channel Laser Array with Four 10 Gbps Monolithic EAMs Each Integrated with a DBR Laser

A distributed Bragg reflector (DBR) laser and a high speed electroabsorption modulator (EAM) are integrated on the basis of the selective area growth technique. The typical threshold current is 4 to 6 mA, and the side mode suppression ratio is over 40 dB with single mode operation at 1550 nm. The DBR laser exhibits 2.5 to 3.3 mW fiber output power at a laser gain current of 100 mA, and a modulator bias voltage of 0 V. The 3 dB bandwidth is 13 GHz. A 10 Gbps non‐return to zero operation with 12 dB extinction ratio is obtained. A four‐channel laser array with 100 GHz wavelength spacing was fabricated and its operation at the designed wavelength was confirmed.     

SoI基微环谐振可调谐滤波器

采用电子束光刻和ICP刻蚀等工艺制作出绝缘体上Si(SoI)基纳米线波导微环谐振(MRR)滤波器,波导截面尺寸为300 nm×320 nm,微环半径为5 μm.测试结果表明,器件的自由频谱宽度(FSR)为16.8nm,1.55μm波长附近的消光比(ER)为18.1 dB.通过对MRR滤波器进行热光调制,在21.4～60...     

一种高阶1 bit插入式∑-△调制器的设计

介绍了插入式∑-△ A/DC调制器的设计过程,并给出了调制器行为级SIMULINK模型,通过对调制器系统级仿真可以确定调制器的信噪比、增益因子等参数,为其电路设计提供依据.设计了一个4阶调制器,仿真结果显示在128的过采样比、输入信号相对幅度-6 dB的条件下,可获得110 dB的信噪比,达到18 bit的分辨率.     

马赫-曾德尔电光调制器多工作点偏压控制技术

马赫-曾德尔电光调制器(EOM)由于其自身结构因 素的制约,容易受到自身温度变化和外界环境 的干扰,导致其 工作性能不稳定。本文提出并实现了一种基于检测工作点斜率的马赫-曾德尔EOM自动偏 压控制方案。 首先输入一微扰信号,然后通过检测调制信号的工作点斜率判断EOM工作点的漂 移方向和漂移量, 并最终调节偏置电压使EOM稳定工作。本文方案不仅可控制EOM工作在其传输特性曲线的任 一位置,而且避免了光源本身功率不稳定对偏压调节的影响。实验表明,当该电路用于脉冲 调制控制时,电光调制器消光比的上下浮动小于等于0.26dB,大大提 高了EOM的工作稳定性。     

Continuous and Damped Vibration Detection Based on Fiber Diversity Detection Sensor by Rayleigh Backscattering

An optical fiber vibration sensor based on a polarization diversity scheme has been developed to study structural vibration properties under external disturbance. The polarization diversity scheme has improved signal-to-noise ratio (SNR) by over 13 dB with capability of detection frequency of sub-hertz to tens of kilo- hertz. The minimum dynamic strain we have detected is 3 nepsiv, and the SNR of the sensor is >37 dB without any averaging. For the first time, Rayleigh backscattering has been utilized to detect continuous and damped vibration generated by a piezo fiber stretcher and vibrating cantilever with a frequency range of sub-hertz to 16 kHz. We also use this sensor and polarization analyzer to characterize the polarization state change and phase shift of the piezo fiber stretcher in transmission and Rayleigh backscattering up to kilohertz frequency, both results agrees quantitatively.