光子晶体光纤色散特性的研究

基于标量近似理论,使用有效折射率方法对光子晶体光纤的群速度色散特性进行了详尽研究.由于光子晶体光纤是由单一材料制成,光纤的总色散便由波导色散决定,将群速度色散分为材料色散和波导色散,在分析光纤结构参数与波导色散关系的同时还讨论了剖面色散对总色散的影响.研究表明:调节光子晶体光纤包层空气柱的节距及其有效芯径,可以实现在很宽的波长范围内的单模传输,可以设计零色散光子晶体光纤和在较宽的波长段接近零色散的色散平坦光纤,以及具有较大正常色散的色散补偿光纤,尤其在零色散光纤设计时必须考虑剖面色散的影响.     

光纤色散效应对脉冲展宽的影响

为了研究光通信系统中光纤色散特性对通信系统传输性能的影响,基于单模光纤和多模光纤的色散特性,采用数值模拟计算的方法,对脉冲展宽、光纤内部的偏振模色散、色度色散、波导色散和模间色散的物理机制进行了分析,分别得到了折射率n=1.516和n=1.458的标准单模光纤经过10km传输距离后色散导致脉冲展宽的结果,比较了传输波长在850nm和1310nm时多模光纤的色散效应,通过对不同光源LD(Δλ=1nm)和LED(Δλ=70nm)的比较,分析了光谱宽度对脉冲展宽的影响。结果表明,纯石英光纤在系统传输波长为1.27μm处群速度色散等于0;折射率渐变多模光纤工作在常见的850nm以及1310nm通信窗口时,其模内色散表现为负色散;色度色散和模间色散引起的脉冲展宽随光纤的数值孔径、材料折射率和光源光谱线宽的增大而增大。     

Wavelength dispersion characteristics of single-mode fibers in low-loss region

Wavelength dispersion characteristics of single-mode silica fibers in a very low-loss region, including zero dispersion wavelengths, are studied in detail using a "difference method." Wavelength dispersion of single-mode fibers is compared for fibers with same material dispersion but with different waveguide structure. Material dispersion is evaluated by extracting waveguide dispersion from experimental results. Effects of waveguide dispersion on the zero dispersion wavelength of the single-mode fiber in a longer wavelength region are clearly analyzed. Single-mode fiber design consideration is given from the wavelength dispersion point of view.     

Compensation of dispersion in optical fibers for the 1.3-1.6 μmregion with a grating and telescope

The transmission of ultrashort optical pulses over long distances in optical fibers is limited by pulse broadening due to group velocity dispersion. A grating and telescope dispersion compensator with group velocity dispersion of equal magnitude and opposite sign can compensate for the fiber dispersion. The possible benefits of such dispersion compensation in the 1.3-1.6-μm wavelength region are investigated. The results show that compensation of first-order dispersion at 1.55 μm in a fiber with zero dispersion near 1.3 μm is primarily limited by the second-order dispersion of the grating and the telescope compensator. For a wavelength slightly greater than the zero dispersion wavelength, both the first- and second-order group velocity dispersion can be canceled by the grating and telescope dispersion compensator, allowing transmission exceeding 100 Gb/s over 100 km     

宽带色散补偿中RDS的局限及解决方法

相对色散斜率(RDS)理论在分析宽带色散补偿时,存在一定的局限性.提出利用色散系数函数在波长上进行泰勒展开或写成多项式形式的分析方法,分析表明宽带内任意波长要实现色散、色散斜率、色散曲度的补偿,必须使总色散多项式前的系数为零.这种把色散系数函数化成多项式的分析方法,适合于任意精度的宽带色散补偿.最后给出了线性补偿和最高二次项的非线性补偿仿真结果.     

基于材料补偿的线性色散组合棱镜研究

作为传统的分光器件,棱镜的非线性色散缺陷限制了其在精密光谱仪器中的应用。从分析棱镜非线性色散产生的本质出发,建立了材料的色散模型,提出了一种线性色散组合棱镜设计方法。使用非线性系数T1和T2相近、线性系数V相异的两种材料,通过控制组合棱镜的参数和光线入射角可获得线性色散。最后通过建立线性色散组合棱镜的评价指标,对设计结果进行了科学、合理的评价,验证了设计理论的正确性。研究发现,组合棱镜能够有效改善棱镜的非线性色散缺陷,其改善程度依赖于两种材料的绝对非线性系数P。当P<0.01时,组合棱镜可获得线性色散,其色散曲线的非线性(Nonlinear, NL)优于5%。     

光纤通信用可调谐色散补偿器的研究进展

40 Gbit/s 密集波分复用(DWDM)系统对色散要求较高,传统的色散补偿只能粗略补偿系统色散,对于残余色散和由环境变化导致的色散变化等则无能为力.可调谐色散补偿器(TDC)可根据系统色散的变化自动调整色散补偿量,从而达到理想的补偿效果.文章介绍了几种动态色散补偿的实现方案,并对其进行了一定的比较和分析.     

单模光纤反常色散区零色散波长附近的啁啾演变

当单模光纤的反常色散区二阶，三阶色散同时存在时，首次推出了群速度色散致啁啾的解析表达式，并讨论了啁啾演变过程。利用数值方法，模拟了零色散波长附近群速度色散效应与自相位调制效应共同作用时啁啾的演变。结果表明，三阶色散会导致脉冲铅的畸变。     

基于光纤差分相移键控的色散补偿方案的研究

为了研究光差分相移键控(DPSK)调制格式在光纤高速传输系统中的色散补偿, 利用色散补偿光纤(DCF)的色散补偿原理, 对40Gbit/s光纤传输系统进行色散补偿, 分析了40Gbit/s单通道光纤传输系统中3种DPSK调制格式信号的频谱特性; 仿真了3种码型的色散容忍度以及3种调制格式在考虑光纤的非线性下的色散补偿方案。结果表明, 光非归零码差分相移键控(NRZ-DPSK)信号具有最好的色散容忍度, 但其受非线性的影响比较大; 33%归零码差分相移键控(33%RZ-DPSK)信号的色散容忍度差, 但其色散补偿后的效果优于NRZ-DPSK; 而载波抑制归零码差分相移键控信号对色散和非线性效应都有较好的抑制; 3种DPSK调制格式均在对称补偿2方案中色散补偿的效果最佳。此仿真研究对光DPSK信号在光纤中的色散补偿具有参考意义。     

光纤中几种新型大色散产生方法研究进展

随着光纤通信和光网络技术的快速发展,产生和控制色散在许多光学应用中都非常重要.着重介绍了3种产生色散的新型方法的原理、近期发展情况和优缺点,包括基于模式色散的色散系统、基于电子诱导透明的色散系统和基于实时傅里叶变换的等效色散系统;分析了目前产生色散技术所普遍存在的困难,对其发展趋势进行了展望,同时探讨了不同产生色散的技...     

近零超平坦色散填充光子晶体光纤的温度特性

利用矢量光束传输法研究了温度对填充乙醇六边形折射率引导型光子晶体光纤色散、有效面积和非线性的影响。结果表明:温度对色散平坦区域内的色散影响比较大,而且温度越高,色散平坦区间变宽;在平坦区域的短波长范围,温度对色散的影响变化更大,曲线更平坦;温度在长波长比短波长处对光模场面积和非线性系数影响更大;在平坦区域某一波长处,随温度的增加,色散和非线性系数随着升高。研究结果为设计新型光通信和光传感器件提供了理论参考。     

高非线性色散平坦微结构光纤的研究

利用矢量等效折射率法计算了空气孔间距和包层空气填充率对微结构光纤的非线性系数以及结构色散的影响,通过计算发现孔间距对结构色散曲线的走向起决定性作用,而包层空气填充率的影响主要是使得结构色散大小和位置发生变化,同时减小孔间距以及增大包层空气填充率都会提高非线性系数,最终设计出了几种不同特性的800nm处色散平垣高非线性微结构光纤。     

Waveform degradation due to dispersion effects in an optical CPFSKsystem

Waveform degradation due to polarization and chromatic dispersions in a single-mode fiber is calculated for a coherent CPFSK signal. For a single-mode fiber with polarization dispersion of ⩽1 ps, chromatic dispersion almost dominates the system. However, if a fiber has polarization dispersion of more than a few picoseconds and a chromatic dispersion of less than 0.1 ps/km/nm, which can be attained by using a dispersion-shifted fiber and/or by electric dispersion compensation, polarization dispersion will restrict transmission capacity. For instance, polarization dispersion of 5 ps will restrict a bit rate by ~60 Gb/s when chromatic dispersion is fully reduced using a dispersion-shifted fiber or applying electrical equalization     

高速光通信系统中的色散补偿技术

高速光纤通信系统中，色散补偿和极化模色散补偿是提高信噪比、改善系统性能的必要手段。本文介绍了几种常用商用传输光纤及其色散特性，分析了相应的色散补偿技术，重点分析了其中普遍采用的色散补偿光纤技术。     

色散管理孤子系统中时间抖动性能的分析

研究了色散管理孤子(DMS)系统中影响时间抖动性能的各个因素。理论分析得出：色散管理(DM)的累积色散、附加累积色散和DM强度是影响时间抖动的重要因素,降低路径平均色散和增大DM强度均能减小时间抖动;附加累积色散对系统时间抖动影响较大,当它等于传输总累积色散量的1／2时,时间抖动最小。数值计算的结果验证了理论分析的正确性,得出的结论对DMS系统中时间抖动性能的改善有一定的帮助。     

DDF色散值的阶梯曲线近似在色散管理系统中的应用

针对色散管理系统中色散渐减光纤(DDF)制造工艺复杂的缺点,设计一种色散渐减光纤的替代色散管理链路.利用两种正负色散光纤,通过设计正负色散光纤的长度来调整各个色散管理周期的平均色散值,使相邻放大器中光纤链路的色散值呈阶梯曲线状递减,从而近似代替色散渐减光纤平衡减弱的非线性效应.数值模拟结果表明色散渐减光纤的阶梯曲线近似对40Gbit/s的光传输系统性能有很大的提高作用.     

Dispersion Properties in Total Internal Reflective Photonic Crystal Fiber

The dispersion properties in the short wavelength region of total internal reflective photonic crystal fiber have been studied by using the models of the equivalent twin waveguide soliton coupling, effective refractive index，effective normalized frequency and dispersion management solitons. It is shown that the dispersion in the cladding waveguide of the total internal reflective photonic crystal fiber is a positive dispersion，and the dispersion of its core waveguide is a negative dispersion. The method of the compensated probing laser diffraction by the phase hole induced by the stationary pumping laser in the cladding waveguide enables the average dispersion value of the total internal reflective photonic crystal fiber to be close to zero and the zero dispersion point to shift to the short wavelength region.     

色散管理光纤中超短光脉冲压缩效应研究

本文研究了色散管理光纤中超短光脉冲的压缩效应 .对于两种不同的色散管理光纤 ,分析了脉冲压缩机制和效果 .发现总色散为零和总色散不为零的色散管理光纤对超短光脉冲压缩都有较大的压缩比 ,而后者比前者所需最佳纤长缩短一半 .当考虑高阶色散和高阶非线性项效应时 ,发现脉冲压缩质量有所下降 ,其中总色散不为零的色散管理光纤中脉冲压缩质量劣化更快     

高非线性色散平坦光子晶体光纤的研究

利用矢量等效折射率法计算了空气孔间距和空气填充率对非线性系数以及波导色散的影响,通过计算发现孔间距对波导色散曲线的走向起决定性作用,而空气填充率的影响主要是使得波导色散大小和位置发生变化,同时减小孔间距以及增大空气填充率都会提高非线性系数,最终设计出了几种不同特性的800nm处色散平坦高非线性光子晶体光纤。     

Generation of Flat Supercontinuum in a Single-mode Optical Fiber with a Convex Chromatic Dispersion Profile

A single-mode optical fiber with a convex chromatic dispersion profile is proposed for generating a flat supercontinuum(SC).The fiber has normal dispersion and the dispersion parameter D(λ,z) is a convex function of wavelengths.It is shown from the numerical results that the chromatic dispersion,the flatness of the dispersion curve and the pump conditions have significant effect on SC generation.A flat and broad SC without strong residual pump component can be obtained when the pump wavelength is set in the...