基于和频效应1.5 μm波段新型高速全光波长转换器

基于周期极化反转铌酸锂(PPLN)光波导的和频(SFG)二阶非线性效应,提出并实验验证了1.5-μm波段信号光到抽运光的高速全光波长转换。输入信号光采用重复频率为40 GHz,脉宽为1.57 ps的皮秒脉冲或是40 Gbit/s的非归零(NRZ)码信号,输入抽运光为连续光,输出抽运光变为脉冲光,并且是输入信号光的反向波长转换。     

基于级联半导体光放大器实现全光逻辑与门的改进方案

基于级联半导体光放大器(SOA)实现全光逻辑与门的方案中,第一级输出信号质量直接影响逻辑与运算结果.采用载流子恢复较慢的体材料半导体光放大器用于第一级转换,在10 Gbit/s以上得不到理想的转换结果,限制了该方案实现逻辑与门的速率.利用光纤延时干涉仪(DI)和第一级半导体光放大器级联可以改善第一级输出信号质量,从而有效提高第二级全光逻辑与门的实现速率.阐述了改进方案中延时干涉仪的作用,并进行了数值模拟.根据实验结果,采用载流子恢复较慢的半导体光放大器级联延时干涉仪能够实现高速归零(RZ)信号和非归零(NRZ)信号的反码,从而得到较高速率的全光逻辑与门.实验实现了20 Gbit/s的伪随机归零和非归零信号的全光逻辑与门,对40 Gbit/s的结果进行了分析和讨论.     

利用偏振延时干涉装置的NRZ到RZ全光码型变换

提出一种基于偏振延时干涉仪(PDI)的非归零(NRZ)码到归零(RZ)码的全光码型转换方案。理论推导光信号经过PDI时光场的演变过程,分析了码型转换的原理。数值仿真实现了10Gb/s速率下NRZ到RZ码的转换,通过比较得出转换后的RZ码具有更高的接收灵敏度。改变双折射介质的差分群时延可以得到不同占空比的RZ信号输出。     

利用SOA和OBPF的40Gb/s RZ到NRZ全光码型变换

全光码型转换技术是实现未来全光网络的关键技术之一,为此提出了一种利用半导体光放大器（SOA）和光带通滤波器（OBPF）的归零（RZ）码到非归零（NRZ）码的信号转换方案。利用通信软件数值模拟了基于40 Gb/s的码型转换,仿真实现了稳定的不同占空比的RZ码到NRZ码的码型转换以及波长转换。     

利用MZ-DI装置的40Gb/s RZ到NRZ全光码型变换

利用马赫-曾德尔延时干涉(MZ-DI)装置对40Gb/s的归零(RZ)码到非归零(NRZ)码的全光码型转换方案进行研究.利用通信软件模拟了40Gb/s的码型转换过程,实现稳定的不同占空比的RZ码到NRZ码的码型转换.当占空比约为0.3时,转换效果最佳.     

基于周期极化反转铌酸锂光波导的全光波长转换

利用周期极化反转铌酸锂光波导的二阶非线性效应,基于和频提出并实验验证了1.5 μm波段40 Gbit/s的波长转换和逻辑非门.设计了一种新型双环腔结构的波长转换器,无需注入任何外界连续光,基于级联和频与差频实验实现了可变输入到可变输出皮秒脉冲的可调谐波长转换.     

基于PPLN波导的全光4线-2线优先编码器

全光网要在光域上实现信息的传输以及路由的交 换,需要依靠全光逻辑器件来完成。但是由于已实 现的全光逻辑器件功能较为单一,使得全光分组交换技术无法达到实用阶段。为开拓新的全 光逻辑运算功 能,在PPLN波导的和频+差频效应(SFG+DFG)基础上,提出了全光4线-2线优先编码器设计 方案。首 先根据PPLN波导的全光逻辑运算原理,分析4线-2线优先编码器的逻辑表达式,然后利用一 个PPLN波 导实现4线-2线优先编码器的高位输出,利用两个PPLN波导级联实现4线-2线优先编码器的 低位输出。 通过数值仿真得到信号波形和眼图,计算了消光比、脉冲宽度、半高全宽和峰值功率延迟时 间,分析结果 表明,本方案能在光域实现4线-2线优 先编码器的逻辑功能,且输出信号质量较好,扩展了 PPLN波导在全光逻辑信号处理方面的能力。     

基于光纤光参量放大的多通道全光非归零/归零码转换器

提出了一种基于光纤光参量放大器(FOPA)的多通道全光非归零码(NRZ)/归零码(RZ)调制格式转换的方案.该方案中,非归零码信号与同步的时钟抽运光共同注入到高非线性光纤(HNLF)中,由高非线性光纤构成的参量放大器把非归零码信号转换为归零码信号,同时不改变信号光的波长.多通道的码型转换器以两路10 Gb/s的非归零码进行了实验论证.转换后的归零码信号的信噪比(SNR)高于7.6 dB,其脉冲宽度约为30 ps,并且具有3dB的消光比(ER)提高.根据多通道码型转换器的实现原理,该码型转换器可以应用于40 Gb/s或更高比特率的多通道码型变换操作.     

周期极化反转铌酸锂光波导的新特性和新应用

周期极化反转铌酸锂(PPLN)光波导以其响应速度超快和无自发辐射噪声影响等独特优点在高速全光信号处理中表现出优越性能并获得广泛应用.传统上主要利用PPLN光波导对比特速率和调制格式透明的特性实现全光波长转换、全光逻辑门和全光码型转换等功能.我们发现PPLN光波导其实也存在其不透明的一面[1].当携带相位信息的信号光置于PPLN光波导准相位匹配(QPM)波长处时,经过级联倍频和差频(cSHG/DFG)信号光中的相位信息在转换空闲光中被擦除.     

基于微波光子滤波器的归零到非归零码型转换研究

从信号频域处理的角度分析并实验验证了一种基于微波光子滤波器的归零(RZ)码到非归零(NRZ)码的码型变换方案。理论上,通过对RZ和NRZ码基带信号的频谱特点以及微波光子滤波器的特性进行分析,构建一个低通滤波器并对RZ码信号进行滤波,强烈抑制RZ码信号中的时钟分量,最终实现RZ到NRZ码的码型转换。在实验中,采用一种两抽头加色散延时的微波光子滤波器对速率为10Gbit/s的RZ码信号进行了处理,成功得到了转换后的NRZ码信号。信号波形和频谱均显示了此方案的良好性能。通过简单地调节微波光子滤波器的部分参数,可对任意速率的信号进行处理,具有很好的灵活性。     

基于微环谐振器和窄带滤波器的全光归零到非归零码型转换

基于信号频谱变换的原理,利用微环谐振器的梳状谱传输特性,辅助以窄带滤波器,将全光归零(RZ)码信号的频谱包络转变为较理想的非归零(NRZ)码信号的频谱包络,从而实现RZ码到NRZ码的码型转换。详细研究了转换后的NRZ信号眼图质量与设备因素,如窄带滤波器的选择、微环谐振器的耦合条件以及输入信号RZ码占空比的关系。结果表明窄带滤波器为2阶巴特沃斯滤波器时,微环谐振器的耦合条件以及RZ码占空比对码型转换效果的影响较小。另外,通过调整微环谐振器的尺寸,设计的码型转换器能与不同速率的系统相兼容,能更好地适应未来光网络的发展。     

利用TOAD实现10 Gbit/s全光非归零码到归零码的转换

利用从非归零（NRZ）信号中全光提取的时钟，采用太赫兹光非对称解复用器（TOAD）实现了10 Gbit／s非归零码到归零（RZ）码的码型转换。非归零信号采用半导体光放大器（SOA）进行时钟分量增强并用平面波导阵列（AWG）滤出相应的伪归零（PRZ）信号，然后采用半导体光放大器注入锁模光纤环形激光器进行时钟提取，提取的时钟信号和待转换的非归零信号分别作为抽运光和探测光输入太赫兹光非对称解复用器，在其中进行码型转换。转换后输出的归零信号的质量仅由恢复的时钟信号和非归零信号的质量决定，受太赫兹光非对称解复用器中半导体光放大器增益恢复时间的影响极小。实验测得转换后的归零信号消光比为8．7dB，码型效应非常低，其光谱明显展宽．并且出现谱间隔为0．08nm的多峰结构，与10 Gbit／s的比特速率相对应。该方法对时钟信号的码型效应有一定的容忍度。     

全光非归零(NRZ)到归零(RZ)码型转换技术研究进展

互联网业务的迅猛增长,促使光网络向大容量高性能方向发展,波分复用(WDM)与时分复用(OTDM)相结合,将是未来超高速大容量光子网络的发展方向。全光非归零(NRZ)到归零(RZ)码型转换技术,是构建这种WDM/OTDM混合网络的核心接口技术之一,它能将分别采用WDM与OTDM技术的不同网络部分有机结合,实现不同调制格式的数据在网络的不同区域之间自由传输。综述了全光NRZ到RZ码型转换技术的最新研究进展,详细分析了每种方案的工作原理,性能特征及关键技术,对比了其优缺点,指出了目前存在的问题,最后对其发展前景进行了展望。     

基于铌酸锂光波导的全光波长转换

研究了双脉冲泵浦情况下,在准相位匹配(QPM)的周期性极化反转的铌酸锂光波导(PPLN)中,基于级联二阶非线性效应--和频与差频效应(SFG DFG)的全光波长转换.推导了描述SFG DFG波长转换的理论模型.通过数值模拟,研究了波长转换过程,观察到脉冲传播过程中出现了走离效应与脉冲展宽.研究了器件长度、信号波长、脉宽等参数对波长转换效率的影响.     

归零码和非归零码传输系统模

对单信道40Gbit/s归零码（RZ）和非归零码（NRZ）传输系统进行了实际模拟。考虑了光纤损耗，二阶群速率色散、三阶群速度色散、偏振模色散及放大器噪声对系统影响，采用Q值判别法计算了系统可传输的最大距离，给出了系统眼图。计算结果表明，RZ的最大传输距离大于NRZ码，RZ系统传输性能优于NRZ系统。     

利用光电振荡器实现10Gbit/s NRZ码时钟的直接提取和码型转换

本文所研究的光电振荡器（OEO）是一种高速光电混合环路，其振荡频率可以被锁定于外界信号的数据率，本文利用OEO首次实现10Gbit/s的非归零码（NRZ）时钟提取，获得了时间抖动小于0.4ps的时钟信号，测得OEO的注入锁定频率范围可达800kHz。实验中发现OEO中调制器的偏置电压对OEO的注入锁定范围有很大影响。合理控制OEO的工作条件，在进行时钟提取的同时，还可以实现NRZ码到RZ（归零）码的码型转化。将转换后的RZ码进行了160km传输，结果证明这种码型适合传输，该实验说明OEO可以用作不同码型光网络中间的码型转化节点。     

基于偏振调制的新型非归零码—归零码转换器

设计了一种基于偏振调制(PolM)实现非归零码(NRZ)信号到归零码(RZ)信号转换的新型码型转换器,并采用光通信模拟软件对其进行了仿真验证。所设计的转换器,首先采用PolM,对输入的NRZ信号进行偏振调制,然后采用射频时钟信号,抑制信号的旁瓣,实现NRZ到RZ的转换。该码型转换器具有RZ信号占空比可控,经码型转换器后各信号波长相同,时间抖动小,转换效率高,成本低优点,可望在高速光通信网络中得到广泛应用。     

基于HNLF的RZ到NRZ的全光码型转换

数值仿真分析了利用高非线性光纤(HNLF)的交叉相位调制(XPM)效应实现归零(RZ)码到非归零(NRZ)码的转换,并讨论了RZ信号占空比、光纤色散对转换后NRZ信号Q因子的影响.数值结果表明:转换后NRZ码的Q值受输入RZ信号占空比的影响;而且RZ信号与连续的探测光之间的色散差也严重影响转换后NRZ信号的Q因子值.     

基于PPLN波导的全光译码器的设计与研究

随着互联网的发展,网络数据流量极速增长,全光网(AON)概念的提出有利于解决可用带宽受限、信号传输速率较低等问题。其中,全光逻辑信号处理为AON的重要组成部分。根据周期性极化铌酸锂(PPLN)波导的二阶非线性效应原理,将产生的输出信号连续送入不同的PPLN波导进行叠加处理,设计出全光2线-4线译码器的波导级联结构,通过数值计算仿真得到了波形图和眼图,分析了全光2线-4线译码器输出信号的半高全宽(FWHM)、峰值功率、延迟时间和消光比。仿真结果表明:采用PPLN波导级联的方式实现了2线-4线译码器在光域中的逻辑功能,同时保证了光信号的传输质量,为PPLN波导的全光信号处理提供了新的器件类型。     

基于马赫-曾德尔调制器的先进调制格式的产生

提出了一种基于差分马赫-曾德尔调制器(MZM)产生80 Gbit/s高速率差分相移键控归零码(RZ-DPSK)、差分相移键控载波抑制归零码(CSRZ-DPSK)、差分正交相移键控归零码(RZ-DQPSK)、差分正交相移键控载波抑制归零码(CSRZ-DQPSK)的新方法.在采用两个差分MZM级联产生数据速率为80 Gbit/s的RZ/CSRZ-DPSK光信号的基础上,仅需增加一个双驱动MZM,就可以产生RZ/CSRZ-DQPSK信号,说明提出的方法有一定的扩展性,并简化了高速RZ/CSRZ-DQPSK光信号的产生过程.对产生的80 Gbit/s RZ/CSRZ-DPSK和RZ/CSRZ-DQPSK信号进行的仿真结果表明,CSRZ-DPSK信号比RZ-DPSK信号的频谱结构更加紧凑,差分正交相移键控(DQPSK)光谱形状与差分相移键控(DPSK)相同,只是由于RZ/CSRZ-DQPSK在码元速率下传输数据,得到的光谱在频域被压缩.