基于交叉相位调制的孤子脉冲压缩效应研究

在负色散区 ,基本孤子在光纤中传输时其波形与脉宽保持不变。提出一种在负色散区利用交叉相位调制效应压缩基本孤子脉冲的新方法。采用分步傅里叶方法对非线性耦合方程进行了数值计算与模拟。研究了不同抽运功率、不同抽运脉冲啁啾参数以及不同脉宽对基本孤子脉冲压缩的影响。发现基本孤子脉冲不仅能够被压缩 ,而且光纤存在最佳压缩长度。在抽运功率一定的条件下 ,选取负啁啾的抽运脉冲 ,可获得更高压缩比的压缩光脉冲。另外 ,不同的脉冲宽度对孤子脉冲的压缩产生较大的影响 ,一般情况下 ,选用较窄的抽运脉冲易于产生较短的压缩光脉冲     

啁啾对基于交叉相位调制的脉冲压缩影响研究

研究了啁啾和离散效应对基于交叉相位调制的脉冲压缩影响。结果表明:离散效应会减小脉冲压缩比,而适当地对脉冲进行预啁啾可减小离散效应的影响,增大压缩比,提高压缩质量。     

基于DDF - NOLM 的高阶孤子脉冲压缩

基于色散渐减光纤的非线性光纤环境(DDF-NOLM)能够有效压缩高阶孤子脉冲。数值计算表明其具有更好的压缩质量、压缩比和能量利用率。     

光子晶体光纤中基于交叉相位调制的脉冲压缩

为了研究飞秒双脉冲在光子晶体光纤不同色散区的非线性传输过程,采用分步傅里叶方法求解耦合的非线性薜定谔方程组,并进行了理论分析。讨论了不同抽运功率、不同抽运脉冲啁啾参量以及不同脉宽比对信号脉冲压缩的影响。结果表明,基于交叉相位调制效应,弱信号脉冲不仅能够被压缩,而且光纤存在最佳压缩长度。增大抽运脉冲输入功率,选取正啁啾抽运脉冲,可以得到更大的信号脉冲压缩因子,同时最佳光纤长度减小。另外,不同的脉冲宽度对信号脉冲的压缩产生大的影响,较窄脉宽的抽运脉冲易于产生较短的压缩信号脉冲。这一结果对用光子晶体光纤压缩弱信号脉冲提供了理论参考。     

交叉相位调制产生调制不稳定性的基态增益谱

在考虑光纤损耗的情况下,从非线性薛定谔方程出发,推出了交叉相位调制（ＸＰＭ）所致财制不稳定性（Ｍ）的基态增益谱。研究结果表明,ＸＰＭ产生的ＭＩ不仅在光纤反常色散区可以产生,而且在正常色散区也可以产生;光纤损耗不仅影响增益谱的下降,而且影响增益范围减小。     

负三阶色散光纤中的孤子效应脉冲压缩

正三阶色散对光孤子传输和孤子效应脉冲压缩都是有害的。本文对负三阶色散光纤中的孤子效应脉冲压缩进行了数值计算,发现在适当条件下,负三阶色散对孤子效应脉冲压缩不仅无害,而且有益。     

色散缓变光纤中基于交叉相位调制的不稳定性研究

研究了色散缓变光纤中基于交叉相位调制的不稳定性,得到了同时计及离散和光纤损耗效应时的色散关系式。发现在抽运功率、传输距离、光纤损耗相同的条件下,色散缓变光纤较常规光纤具有较宽的增益谱;研究同时发现,较大的色散缓变参量及两光束较小的离散均会使增益谱的谱宽加宽,振幅的增长速度加快。并用数值方法验证了利用色散缓变光纤更易产生超短脉冲。     

基于微结构光纤中交叉相位调制效应的波长变换

利用光波在一段80 m长的微结构光纤(MSF)中的交叉相位调制效应实现了对10 GHz时钟信号的全光波长变换,变换带宽超过30 nm。该实验所使用的微结构光纤非线性系数约为11 W-1.km-1,其在1530~1570 nm波长范围内具有小的正常色散和平坦的色散曲线。实验结果表明,利用这种微结构光纤可以实现结构紧凑的宽带波长变换器。     

线性源啁啾对孤子脉冲压缩的影响

通过线性源啁啾对孤子脉冲压缩影响的研究,发现泵浦脉冲和孤子脉冲的源啁啾参量地脉冲压缩产生重要影响,且孤子脉冲压缩存在最佳光纤长度。在泵浦功率一定的条件下,选取负啁啾的泵浦脉冲正啁啾的孤子脉冲可以获得高压缩因子的光脉冲;同时选取负啁啾的泵浦脉冲和正啁啾的孤子脉冲易于产生更短的压缩光脉冲。     

交叉相位调制所致啁啾的研究

推出了存在光纤损耗时交叉相位调制效应所产生的啁啾的解析表达式 .利用计算机模拟了啁啾演变过程 ,并分析了啁啾与光纤损耗系数、群速度失配的关系 .结果表明 ,啁啾受光纤损耗影响很小 ;受群速度失配影响较大 ;啁啾经过一段光纤演变后趋于稳定 .     

光子晶体光纤中高阶色散和非线性对压缩脉冲对的影响

数值模拟了光子晶体光纤中波长位于反常色散区的高阶孤子泵浦脉冲与波长在正常色散区的信号脉冲通过交叉相位调制作用,产生的压缩脉冲对.首先讨论了在高阶色散影响下,飞秒脉冲基于交叉相位作用,弱脉冲产生的压缩脉冲对不再保持对称不变,产生蓝移.此外,考虑高阶非线性效应的影响,飞秒信号脉冲从正常色散区频移到反常色散区,产生的压缩脉冲由两个演变成一个,受拉曼红移影响较大,同时脉冲的峰值功率显著增加.     

交叉相位调制不稳定性的进一步分析

从耦合非线性薛定谔方程出发,分析了光纤中两光波因交叉相位调制(XPM)所致的调制不稳定性(MI)产生的条件及增益谱。结果表明,当一光波处于正常群速度色散(GVD)区,另一光波处于反常群速度色散区时,与两光波参数有关的扰动增益谱应有3种可能的形式;在一定条件下,在某一微扰频率范围内,甚至还会同时出现两种形式的增益谱。     

DPSK色散管理孤子传输系统性能分析

采用变分法研究基于差分相移键控（DPSK）色散管理孤子（DMS）系统中的放大器的自发辐射（ASE）噪声与交叉相位调制（XPM）对孤子传输特性的影响,从降低ASE噪声和XPM扰动引起的均方相位抖动出发,给出了3种传输管理方案。确定了特性参数色散管理强度S优选范围为1．5～3．0;以ASE噪声扰动为主的单信道系统中,前后对称补偿方案最好;以XPM扰动为主的波分复用（WDM）系统中,以不对称的后补偿方案最优。     

基于高精细度F-P滤波器的40Gb/s全光时钟提取

提出了一种基于高精细度Fabry-Perot(F-P)滤波器的全光时钟提取方案,并进行了实验验证。为了实现对信号波长无关的特性,系统利用光纤中交叉相位调制(XPM)效应对输入信号进行正码波长变换,使变换后的波长始终与F-P滤波器的透射峰精确对准。采用精细度为1 012的高精细度F-P滤波器提取时钟,并利用半导体光放大器(SDA)的自增益调制(SGM)效应进一步抑制时钟信号的低频噪声,保证了高质量的时钟输出。实验中,利用这种装置对40 Gb/s归零(RZ)码信号进行了时钟提取,得到了抖动为285 fs的高质量40 GHz时钟信号,验证了方案的可行性。     

CO-OFDM系统中基于Pilot位置的XPM补偿及优化

研究了相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中基于射频导频(RF-Pilot)的交叉相位调制(XPM)补偿的关键技术,提出了基于Pilot位置的补偿优化方案,通过理论分析得到了最优Pilot位置的选取原则和Q因子分布规律,仿真结果证明了理论分析的正确性.针对7信道CO-OFDM系统,最优和最差Pilot位置处的系统性能相差1.6dB,在实际设计中应根据具体信道配置和该信道上XPM损伤的分布情况来选取最优的Pilot位置,以提升补偿效果和系统性能.     

XPM对非线性光纤环镜微波光子开关的影响

为了研究交叉相位调制(XPM)对非线性光纤环镜微波光子开关的影响.基于耦合非线性薜定谔方程,彩分步傅里叶法建立考虑XPM在内的数值分析平台,获得了MOLM微波光子开关中XPM对微波调制光载波信号和NOLM功率舆函数的影响.数值计算表明:XPM导致调制波波形畸变,信号能量从主瓣泄露;并且随着调制带宽的增大,旁瓣泄露愈加严重.同时由于XPM效应的非互易性,NOLM功率传输函数扭变,在耦合器分光比f∈(0,0.5)区间减少而在f∈(0,0.5)区间增大.     

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。     

基于SOA的交叉相位调制生成UWB信号的研究

超宽带信号(UWB)的光学生成技术是光载超宽带通信系统(UWB-over-fiber)的关键技术,半导体光放大器(SOA)的非线性特征在全光信号处理中有着广泛的应用。提出基于SOA的交叉相位调制(XPM)效应的UWB的光学生成方法。该方法首先利用SOA的XPM实现高功率的高斯泵浦光和低功率的直流探测光的XPM,然后利用光学滤波器对探测光进行鉴频,实现相位调制到强度调制的转换,从而获得单周期UWB信号。提出了采用光带通滤波器和波分复用器对探测光进行鉴频的两种方法,获得中心频率分别为5.15GHz和5.05GHz,相对带宽分别为150%和149%的UWB信号,符合FCC标准。     

基于MZI结构和级联SOA的宽相位容限全光异或门

传统使用半导体光放大器(SOA)中交叉相位调制( XPM)效应构成全光逻辑异或(XOR)门的方案,由 于受到单个SOA中XPM效应自身原理的限制,需要精确的相位控制。本文提出了一种基于马赫 -增德尔干 涉仪(MZI)和级联SOA中XPM效应实现全光逻辑异或门的新方案。本文方案使用对称的MZI结构 ,在两臂 上分别放置两个级联的SOA,通过对时钟光的相位调制,达到对两级输入信号光进行XOR运算 的目的。在 40Gbit/s下的仿真结果表明,本方案易于调节,只需要两束输入信 号光以相反比例分光,即可对其进行异或 逻辑运算,在放宽了分光比取值范围的同时,也降低了对XPM效应中相位控制的要求,实现 了宽相位容 限的全光逻辑XOR门。研究了时钟光功率和输入信号分光比对逻辑运算结果的影响,发 现输入信号分 光比的不同步变化对输出信号质量的影响较为明显。对提高方案速率的方法进行了讨 论。     

基于互相位调制的孤子互作用控制

研究了不同速率的两束光脉冲同向传播时,互相位调制造成的对相邻孤子互作用的影响。在传输一长串孤子的同时,相邻的另一信道的特定位置存在光脉冲,该脉冲改变孤子串中相应位置孤子的相位,从而改变孤子间互作用力的性质,达到控制孤子互作用的目的。通过数值计算,对该方法进行了分析。结果表明,光脉冲对孤子串的控制作用取决于其幅度,与相位无关。最后,介绍了该方法的潜在用途。