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基于半导体光放大器光判决门的光2r再生研究

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光学学报 2013年第9期33卷 97-102页

作者：陈新娄采云王强赵晓凡余文科霍力清华大学电子工程系北京100084

数值仿真半导体光放大器(SOA)-延迟干涉仪(DI)光判决门的功率传输曲线,给出在40Gb/s速率以下SOA-DI光开关的再生特性,进行了10～40Gb/s恶化信号的再生实验验证。由于SOA的交叉增益调制(XGM)极度依赖于载流子的恢复时间,在高速时,基于SOA... 详细信息

数值仿真半导体光放大器(SOA)-延迟干涉仪(DI)光判决门的功率传输曲线,给出在40Gb/s速率以下SOA-DI光开关的再生特性,进行了10～40Gb/s恶化信号的再生实验验证。由于SOA的交叉增益调制(XGM)极度依赖于载流子的恢复时间,在高速时,基于SOA的XGM效应的反逻辑信号存在明显的码型效应,提出基于SOA的瞬时交叉相位调制效应结合交叉增益压缩(XGC)效应的全光2r(再放大、再整形)再生方案,实现了100Gb/s的归零(rZ)信号的全光2r再生。

关键词：光通信全光2r再生半导体光放大器交叉增益压缩瞬时交叉相位调制

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基于有源非线性光纤的2r再生技术研究

基于有源非线性光纤的2R再生技术研究

作者：陈心怡电子科技大学

学位级别：硕士

随着光纤通信网络的发展,全光信息处理器件发挥着越来越重要的作用,全光再生器件成为人们的研究热点。利用有源非线性光纤的放大作用和非线性效应,可利用同一根光纤实现全光2r(re-amplifying,reshaping)再生功能,这种再生器结构不同于... 详细信息

随着光纤通信网络的发展,全光信息处理器件发挥着越来越重要的作用,全光再生器件成为人们的研究热点。利用有源非线性光纤的放大作用和非线性效应,可利用同一根光纤实现全光2r(re-amplifying,reshaping)再生功能,这种再生器结构不同于传统的2r再生器构建方式,后者由光放大和非线性整形两个分立单元组成。本文通过建立有源光纤中导波光的非线性耦合模方程,来数值分析有源非线性光纤再生器的再生特性,并进一步讨论这种再生器的磁控特性以及磁场对光再生特性的影响。主要工作内容和创新如下:1.提出了一种利用有源非线性光纤同时实现信号放大和整形的方案。根据有源非线性光纤中导波光脉冲的四波混频耦合模方程,采用对称分步傅里叶算法计算了光纤中增益分布对系统输入输出功率转移函数的影响,并给出了一种基于功率转移函数(power transfer function,PTF)的全光2r再生性能评价方法。研究表明,在同向增益泵浦情形下,提高泵浦功率可以有效提高全光2r再生器的饱和增益特性,并且使空号/传号的输入阈值功率减小;增加光纤长度同样可以有效提高再生器的饱和增益,但它会增加空号/传号的输入阈值功率。上述结论可为基于有源非线性光纤的全光2r再生器研制提供理论指导。2.根据导波光脉冲的磁光非线性耦合模方程,采用分步傅里叶算法计算了增益分布对自相位调制频谱展宽的影响,计算结果与Opti System仿真一致。研究表明,基于自相位调制的再生器输入饱和功率会随着增益泵浦功率、光纤长度以及铒离子浓度的适当增加而减小,从而提高再生器的饱和增益。在有源非线性光纤轴向施加磁场,可提高再生器输入“传号”光脉冲的幅度抖动容限,还可以通过调节磁场改变自相位调制频谱展宽的大小,使再生器的功率转移函数与输入劣化信号特性灵活匹配。3.通过考察导波光脉冲在磁光非线性光纤(magneto-optic nonlinear fiber,MONLF)中的自相位频谱展宽特性,提出一种利用磁光非线性效应实现磁场测量的新方法,并通过引入磁场相关损耗(magnetic-field dependent loss,MDL)的概念来提高磁场测量的敏感性。研究表明,磁光耦合系数约小于0.15rad/m,MDL的峰值与磁光耦合系数近似为线性关系,并具有较高的磁场敏感性,其斜率会随着输入光脉冲峰值功率的增加而增大。相比之下,MDL对大磁场的敏感性较差,其响应曲线的形状受输入光脉冲峰值功率影响较大。因此,利用MDL方法适合于小磁场的测量。

关键词：有源非线性光纤全光2r再生功率转移函数磁控特性磁场相关损耗

基于保偏光纤和半导体光放大器的DPSK信号2r再生研究

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基于保偏光纤和半导体光放大器的DPSK信号2R再生研究

作者：宋伟伟华中科技大学

学位级别：硕士

相对于传统开关键控(OOK)调制格式,差分相移键控(DPSK)调制格式在高速长距离光传输中显示出巨大的优越性,而全光再生能进一步提高传输性能、延长传输距离,因此DPSK信号的全光2r再生技术具有良好的研究价值和应用前景。本论文采用Optisys... 详细信息

相对于传统开关键控(OOK)调制格式,差分相移键控(DPSK)调制格式在高速长距离光传输中显示出巨大的优越性,而全光再生能进一步提高传输性能、延长传输距离,因此DPSK信号的全光2r再生技术具有良好的研究价值和应用前景。本论文采用Optisystem系统仿真软件,仿真研究了基于保偏光纤(PMF)解调和半导体光放大器(SOA)中交叉增益压缩效应的DPSK信号2r再生器的性能,并研究了其再生级联传输特性。本论文的主要研究工作如下: (1)研究了DPSK调制格式的调制和解调方法及其仿真实现,仿真分析了基于保偏光纤的DPSK信号解调性能。 (2)在仿真40和80Gbit/s rZ-DPSK、CSrZ-DPSK和NrZ-DPSK信号无再生传输系统的基础上,研究了该2r再生单元的再生性能,结果表明当SOA处于深饱和状态时,都有再生后的Q因子都比再生前高,眼图眼睛张开度变大,且输入信号的光信噪比越高,再生效果越好。CSrZ-DPSK和rZ-DPSK信号再生后的眼图相对再生前有向NrZ-DPSK变化的趋势,分析表明这是由于CSrZ-DPSK和rZ-DPSK信号经过SOA再生后脉冲被展宽。 (3)仿真分析了该再生器的再生级联传输特性,并计算得到再生率。结果表明80Gbit/s传输的再生率比40Gbit/s小,并且有NrZ-DPSK的再生率最大,CSrZ-DPSK次之,rZ-DPSK最小,这是因为后两者的码型随着再生级联次数的增大而向NrZ过渡,传输性能相对下降。研究了入纤功率和传输跨距不同时对再生级联传输的影响。 (4)在10Gbit/s速率下,实验研究了基于PMF和SOA的DPSK信号2r再生,结果表明随注入电流或注入光功率的增大, XGC效应加强,再生更显著。

关键词：半导体光放大器差分相移键控全光2r再生交叉增益压缩保偏光纤

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光纤损耗对抽运消耗光纤参变过程的影响分析

光学学报 2012年第6期32卷 126-130页

作者：安俊鸽武保剑李智马辉栋电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室四川成都611731

在各向同性高非线性光纤中同时考虑光纤损耗和抽运消耗对单抽运四波混频参变过程的影响,得到了导波光之间功率转化关系所满足的椭圆方程,计算结果与OptiSystem软件仿真的结果一致。利用该椭圆方程分析了基于四波混频的全光2r再生器的性... 详细信息

在各向同性高非线性光纤中同时考虑光纤损耗和抽运消耗对单抽运四波混频参变过程的影响,得到了导波光之间功率转化关系所满足的椭圆方程,计算结果与OptiSystem软件仿真的结果一致。利用该椭圆方程分析了基于四波混频的全光2r再生器的性能,研究表明,光纤损耗系数的增加不但会劣化再放大性能,还会分别减小和增加高低电平上的输入噪声容限。

关键词：非线性光学光纤参变过程全光2r再生光纤损耗椭圆方程

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光纤通信中的全光采样和信号再生技术研究

光纤通信中的全光采样和信号再生技术研究

作者：段嫔香电子科技大学

学位级别：硕士

光纤通信发展迅速,单波长的传输速率已从上世纪70年代的44.7Mb/s增加到现在的40Gb/s。但在光纤通信网的节点处,仍然采用电子信号处理方式,存在着光-电-光的转换瓶颈、信号处理速率与传输速率不匹配、以及能耗大等难题。这就促使人们研... 详细信息

光纤通信发展迅速,单波长的传输速率已从上世纪70年代的44.7Mb/s增加到现在的40Gb/s。但在光纤通信网的节点处,仍然采用电子信号处理方式,存在着光-电-光的转换瓶颈、信号处理速率与传输速率不匹配、以及能耗大等难题。这就促使人们研究在光域内直接对光信号进行处理,充分发挥光信号处理技术高速率、低功耗的优点,避免光-电-光的转换和电子信息处理所带来的瓶颈问题。本论文所研究的全光采样和全光再生,是全光信号处理中的两个重要研究内容。利用半导体光放大器的非线性效应实现全光信号处理是国际上的主流研究方向。半导体光放大器具有体积小、非线性系数大、利于光子集成的优点,可以实现交叉增益调制、交叉相位调制、四波混频、偏振旋转等多种非线性效应。本论文的工作主要基于半导体光放大器的偏振旋转效应。信号采样是模拟信号向数字信号转换的第一步,为数字信号处理奠定基础。全光信号采样利用光脉冲比电脉冲具有更窄的脉宽和极低时间抖动的优势,可以达到良好的采样效果。本论文中的全光信号采样系统设计,基于半导体光放大器偏振旋转效应,仿真计算和实验测试均实现了40GHz的光脉冲信号对2.5GHz的原始模拟光信号的采样。信号在光纤中传输时,由于各种非线性效应以及传输损耗等原因,造成信号在经过一段距离的传输后衰减变形,这时要通过信号再生器对信号进行再放大(re-amplifing)、再整形(re-shaping)、再定时(re-timing),即3r再生。如果只包括前两者,则为2r再生器。在时域畸变不大的中短距离光纤传输系统中,2r再生的研究显得尤为重要。本文研究了一种新型的全光2r再生器。这种再生器基于半导体光放大器的偏振旋转效应,其偏振旋转效应由输入信号自身引起。计算仿真和实验测试均表明,该结构可以达到良好的2r再生效果。在10 Gbit/s的信号速率下,通过全光2r再生后,信号光的消光比提高了8.3dB。在误码率测试方面,功率代价改善了6dB。

关键词：全光信号处理全光采样全光2r再生半导体光放大器偏振旋转效应