波分复用系统中的交错复用器(Interleaver)技术

鉴于波分复用技术已成为光纤通信的发展方向，介绍几种新型的交错复用器的原理、结构等情况，对各种器件进行了比较。     

基于互相关定位法的干涉仪分析与仿真

首次提出用时域互相关法处理Sagnac/Mach-Zehnder分布式光纤传感系统的干涉输出信号, 对扰动进行检测和定位。首先对Sagnac/Mach-Zehnder分布式光纤传感系统进行了扰动检测和定位的理论分析, 推导出扰动引起的干涉输出信号的表达式, 利用Bessel函数展开, 确定了该系统的两路干涉输出满足时域互相关的特性。在此基础上进一步分析了两路干涉信号的表达式, 提出基频定位法和微分定位法两种时域互相关方法处理干涉信号, 确定扰动位置。对两种扰动定位方法进行了Matlab仿真, 并通过实验在多个扰动位置多次验证了两种方法的正确性。     

马赫—曾德尔电光调制器原理及其在光纤通信中的应用

从电光调制器的物理原理入手,结合马赫-曾德尔干涉结构分析了电光调制器对输入信号光相位和幅值的影响。结合目前高速光纤通信常用的调制码型,分析仿真了全频率归零码、半频率归零码、抑止载波归零码和单边带调制四种调制格式。并对电光调制器中非线性的影响进行了论述。     

一种低误报率的新型光纤分布式振动传感系统

针对目前-OTDR光纤分布式振动传感器由于散射光波光强不稳定造成误报率较高的问题,文中提出一种-OTDR和Mach-Zehnder干涉仪相结合的光纤分布式振动传感新系统,-OTDR和Mach-Zehnder干涉仪分别对外界振动进行探测,从而降低单一-OTDR探测的误报率。实验研究了-OTDR和提出的新的复合结构系统对外界振动探测的误报率,实验结果表明:在复杂环境下,与现有-OTDR方案相比,提出的基于-OTDR和M-Z干涉仪复合结构的方案可以有效降低系统的误报率,使系统的误报率由单一-OTDR的25%降至2%。     

有机聚合物1×32波导热光开关阵列

研制出紧凑型树状分支结构马赫-曾德尔干涉(MZ I)型有机聚合物1×2热光开关以及1×32集成波导热 光开关阵列。利用旋转涂覆法、紫外固化工艺、接触曝光、反应离子刻蚀(RIE)、真空镀膜 、切割和抛光等传统 微加工工艺,成功完成了器件制备。通过优化刻蚀工艺,有效减小了刻蚀后波导的表面与侧 壁粗糙度。通过在 波导和金属掩膜层之间添加聚合物隔离层,进一步减小了波导的传输损耗。实验结果显示, 制备的1×2热 光开关插损仅为2.84dB,串扰为－31.13dB ,光开关的电功耗为4.1mW;制备的1×32波 导热光开关阵列插 损为11.8dB, 串扰为－25.3dB,电功耗小于5mW, 器件开关时间 为1.15ms。测试结果与数值模拟结果 吻合很好,研制的光开关有望应用于光交换器(OXC)、 光分插复用器(OADM)以及光 控相控阵天线的波束扫描控制系统中。     

基于”8”字形光纤谐振环全光纤MZI型梳状滤波器的设计与实验研究

为改善常规全光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型 滤波器的输出特性,提出了由2个2×2光纤耦合 器和1个”8”字形光纤谐振环级联组成全光纤MZI型梳状滤波器的设计方案。根据基本结构 ,应用光纤 传输理论和矩阵理论,得到滤波器输出谱的表达式,对其特性进行数值模拟分析,结果表明 :当耦合器分光 比取一些定值时,可得到输出波形通带平坦、形态近似于方波的梳状谱图,其25dB截止带带宽和0.5dB通 透带带宽明显改善,其值分别为26.2GHz和38.4GHz;器件具有一定的抗偏差能力 降低了制作难度,传输损耗对滤波器消光特性的影响较小。实验结果与理论分析相吻合。     

聚合物波导马赫-曾德折射率传感器的设计和制备

以聚合物ZPU44和ZPU46作为波导包层和芯层材料,设计并制备了基于Mach-Zehnder干涉仪(MZI)的集成折射率传感器。设计并优化了波导截面参数、弯曲半径和传感窗长度等结构参数,分析了其折射率传感特性,进而采用光刻、反应离子刻蚀(RIE)等传统的微加工工艺制备了聚合物MZI折射率传感芯片。测试结果表明,制备的聚合物MZI传感器在1.33~1.44的折射率变化范围内具有较好的线性度,折射率灵敏度约为88dBm/RIU,与设计基本符合。本文的聚合物折射率传感器传感窗长度小,容易实现阵列化,在生化传感领域有很好的应用前景。     

基于双耦合器的全光纤不等带宽波长交错滤波器的设计

为提高波长交错滤波器(interleaver)带宽的利用 率,提出了基于一字型3×3和2×2光纤耦合器组成 全光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型不等带宽波长交错滤波器(interleaver)的设计方案。运 用光纤传输理论 和矩阵理论,得到滤波器输出谱的表达式;依据傅里叶级数的理论,优化选择器件的结构参 数;数值 模拟分析了器件的输出特性。结果表明:两个耦合器的耦合系数和光纤干涉臂长差取一些定 值时,器 件主要的两路输出带宽不等,它们的3dB带宽分别为31.5和 65.6GHz,满足不同传输速率10和40Gbit/s对带宽的要求,较等带宽interle aver有更高的利用率;通过分析器件结构参数对输出谱的影 响,发现器件具有一定的抗偏差能力;与普通的级联MZI型interleaver相比,新型器件的优 点是耦合 器少,在实际制作时可准确控制和检测耦合器的分光比,从而降低了制作难度。实验结果与 理论分析相吻合。     

空气孔硅光子晶体偏振无关3 dB分光器

提出并成功设计了基于自准直马赫-曾德尔干涉仪(SMZI)的空气孔硅光子晶体偏振无关3dB分光器。介绍了采用偏振透射谱匹配的方法,SMZI可以实现偏振无关分束的基础理论。通过连续改变SMZI两臂的光程差,基于匹配两个偏振的透射谱,成功实现了在归一化频率下将TE偏振和TM偏振的入射自准直光束进行1∶1分光。最后,利用时域有限差分数值模拟软件计算出来的TE偏振瞬时磁场分布图和TM偏振瞬时电场分布图验证了自准直光束的分光情况。结果显示:如果将工作波长定在1 550nm,该偏振无关3dB分光器大小仅为16.7μm×16.7μm。由于具有尺寸微小、结构简单并使用单一硅材料等特性,该分光器有望应用于集成光路中。     

基于双M-Z干涉仪随机稳定量子密钥分发

基于非等臂双M-Z光纤干涉仪的量子密钥分发系统,这种量子密钥分发系统容易受到外界环境的干扰导致相位漂移,而干涉的稳定性直接关系到密钥分发的误码率.利用跟踪相位随机漂移和实时统计方式实现稳定量子密钥分发,成功进行了75Km的量子密钥分发实验.跟踪相位随机变化实现稳定密钥分发具有系统结构简单,容易操作,同时密钥分发时间上具有一定的随机性,因此减小了窃听者获得信息的概率.