全光波长变换和频率上变换技术的研究
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基于四波混频效应的波分复用全光网络波长转换器研究的新进
展
佚名
【期刊名称】《光学与光电技术》
【年(卷),期】2009(7)6
【摘要】本刊讯目前的全光波长转换器很难同时做到100Gb/s以上的工作速率,对信号幅度和相位透明,并具有100nm以上的输入和输出带宽。
因此设计满足未来超宽带,超高速率,对新型调制格式透明的WDM全光波长转换器成为波分复
用技术(WDM)和全光网络融合的关键。
武汉光电国家实验室光纤网络器件与技术研究团队的崔晟研究小组将光纤超快四波混频效应(FWM)应用于WDM波长转换器的设计,并结合光子晶体光纤技术,在诸多重要性能指标上都获得了突破,可以同时满足以上所有要求。
【总页数】1页(P17-17)
【关键词】全光波长转换器;波分复用技术;四波混频效应;全光网络;光纤技术;国家
实验室;工作速率;相位透明
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.11;TN929.1
【相关文献】
1.基于四波混频效应的全光波长转换器 [J], 谭艺枝;向望华;杜荣建
2.基于简并四波混频的偏振复用全光整形研究 [J], 田丰沣;武保剑;周恒;邱昆;;;;
3.基于半导体光放大器中四波混频效应的正交双泵全光波长变换 [J], 王肇颖;李智勇;胡智勇;包焕民;贾东方;葛春风;李世忱
4.基于半导体光放大器的四波混频型全光波长转换器 [J], 刘威;孙军强;黄德修;徐红春
5.基于太赫兹光解复用器-四波混频效应的全光异或门方案 [J], 段杰;谢小平;段弢;温钰
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基于拉曼晶体的多波长激光技术研究进展王晓斌;康文运;宋小全【摘要】利用受激拉曼散射效应,以拉曼晶体作为介质,可产生同轴输出的多波长激光信号,该种激光器具有结构紧凑、脉冲能量高和波长可调谐等特点,在全色激光成像与显示、光电对抗等领域有着重要的应用前景。
本文介绍了受激拉曼散射基本原理和常用拉曼激光器结构,研究了国内外基于拉曼晶体的多波长激光技术的研究进展,总结了利用受激拉曼散射产生多波长激光存在的不足。
针对目前受激拉曼散射高阶散射光较难生成,生成的多波长激光信号覆盖谱段较窄,输出功率较低,调谐方式单一等问题,提出了今后多波长激光技术发展方向。
%According to stimulated Raman scattering effect,multi-wavelength laser signal of coaxial output can be pro-duced by using Raman crystal as medium.This kind of laser has the characteristics of compact structure,high pulseenergy,tunable wavelength,etc,so it has important applications in full-color laser imaging and displaying,electro-optic countermeasure.The basic principle of stimulated Raman scattering and general Raman laser structure were intro-duced.The domestic and overseas research progressof multi-wavelength laser based on Raman crystal was presented, and the deficiencies that the stimulated Raman scattering is used to generatemulti-wavelength laser were summa-rized.For the problems that the high-order scattering light is difficult to generate,multi-wavelength laser signal covers a narrow spectrum,the output power is low,the tuning mode is single,the development directions of multi-wavelength laser technologyare proposed.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2016(046)008【总页数】7页(P923-929)【关键词】拉曼晶体;受激拉曼散射;多波长;研究进展【作者】王晓斌;康文运;宋小全【作者单位】北京跟踪与通信技术研究所,北京 100094;北京跟踪与通信技术研究所,北京 100094;北京跟踪与通信技术研究所,北京 100094【正文语种】中文【中图分类】TN248.1自20世纪60年代多波长激光器诞生以来,多波长激光的应用日益广泛[1-6]。
一种基于波长变换和光交换的WDM-TDMPON韩旭杉;马彦宏;张华峰;江元;胡殿刚;李韶瑜【期刊名称】《电力信息与通信技术》【年(卷),期】2016(014)007【摘要】随着无源光网络(Passive Optical Network,PON)技术的演进,大容量、高效率的PON是主要的发展趋势。
PON的性能很大程度上取决于其架构,文章提出了一种基于波长变换和光交换的WDM-TDM PON(Wavelength-Time Division Multiplexing based PON)架构,该架构采用可调谐波长变换器以及光交换技术并在光线路终端(Optical Line Terminal,OLT)设计中实现,以实现大容量、高灵活性的WDM-TDM PON。
文章研究了该架构在不同配置下的性能表现,并通过仿真实验进行了验证。
仿真结果表明,文章所提出的基于波长变换的光交换结构可以满足大容量、灵活高效的通信要求。
【总页数】4页(P123-126)【作者】韩旭杉;马彦宏;张华峰;江元;胡殿刚;李韶瑜【作者单位】国网甘肃省电力公司,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TN929.11【相关文献】1.基于一种新型有机物光纤的全光交换系统设计与实现 [J], 何如龙;吴学智;戚玉华2.一种基于波长变换和光交换的WDM-TDM PON [J], 韩旭杉;马彦宏;张华峰;江元;胡殿刚;李韶瑜3.一种基于EDFA+NDF的全光波长变换 [J], 王维涛;刘山亮;张霞4.基于一种新型有机物光纤的全光交换系统设计与实现 [J], 何如龙;吴学智;戚玉华5.具有可调谐波长变换器的多粒度光交换节点 [J], 徐跃刚;韩大海;张杰;顾畹仪因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
【机械与电子工程】NOLM 全光波长变换的优化设计3贾东方(天津大学精密仪器与光电子工程学院,教育部光电信息技术科学重点实验室,天津 300072)摘 要:通过理论分析和数值模拟研究了构成非线性光学环镜(NOLM )的光纤长度和泵浦脉冲峰值功率对采用NOLM 实现波长变换的系统输出脉冲的影响。
研究表明:在较高泵浦功率和较短NOLM 环长度下,可以实现在最高转换效率的同时,波长变换脉冲无展宽,并且在此情况下波长变换信号有较好的信噪比;与此同时,分析了波长变换脉冲的啁啾特性和频谱特性。
关键词:全光波长变换;NOLM;XP M 中图分类号:TN911.74 文献标志码:A 文章编号:1673-4939(2007)03-0125-04 未来超高速光纤通信系统将是光时分复用(O T D M)和波分复用(WD M)的混合通信网络系统,全光波长变换是实现OT D M 和WD M 网络接口变换复用器和WD M 子网内部光学交换系统的关键技术之一[1,2]。
目前采用半导体光学放大器(S O A )的增益饱和效应[3]和交叉相位调制(XP M)效应[4]的全光波长变换器件,由于受到S O A 较低载流子寿命影响,变换速率较低。
由于光纤内的非线性响应可以近似认为是瞬时的,所以采用非线性光学环形镜(NOLM )的全光纤波长变换系统变换速率快,有望成为突破Tb /s 通信系统光交换技术的首选方案[5,6],而且NO LM 全光波长变换还具有耦合效率高、结构简单和全光纤化等优点。
采用NO LM 的全光波长变换系统正在向更高转换速率和更宽变换间距发展。
文献[7]报道了利用高非线性光纤构成的NOLM 进行了80G bit /s 的波长变换,文献[8]报道了利用NOLM 实现了2.4GHz,1532~1544nm 全光波长变换,但是利用NOLM 进行波长变换会由于走离效应导致变换信号的展宽,限制了波长变换系统的带宽。
采用群速度均衡NO LM 可以有效地抑制波长变换信号的展宽[9],另外,E mm anue l Rossi 等人采用一种新型的群速度补偿方案实现了3G b /s,1550/1330nm 波长变换,成功地抑制了变换信号的展宽效应[10]。
北京邮电大学
硕士学位论文
全光波长变换和频率上变换技术的研究
姓名:薛伟琦
申请学位级别:硕士
专业:物理电子学
指导教师:林金桐
20070131
北京邮电大学硕士学位论文
为了更好的使SOA可以应用于高速的波长交换系统中,近些年来已经提出了一些改进的技术。
其中最根本的加速载流子恢复的方法应该是选择合适的半导体材料并且通过设计新型的SOA微结构来实现。
但是这种方法不可避免地会提高SOA的成本,而且目前来说这种方法在实现上有些困难。
最近[25]中报道了一种新型、简单的结构能大幅度的提高SoA在高速波长变换中的性能。
这种方法的基本实验装置如图3.4.2所示。
probe∞nverledprobe
图3.4.2滤波器辅助的波长变换系统框图
在这种实验方法中,最重要的部分是光带通滤波器,通过将滤波器的中心波长偏置在探测波长的蓝移分量处可以很好的提高高速信号,例如160Gb/s,波长交换后的信号性能,大大改善SOA在实现40Gb/s或者1606b/s波长变换的性能。
利用已有的模型,对160Gb/s的波长变换进行了详细的研究。
这罩探测光功率和波长分别为一0.8dBm和1548.4nm,泵浦光的功率是3.1dBm,波长为1553.6nm。
辅助滤波器为高斯型滤波,3dB带宽为1.05nm,滤波器的中心波长从1547.8nm到1548.6nm之间可调。
图3.4.3给出了变换后信号的眼图张丌度与滤波器中心频率之阃的变化关系。
由图可以看出在探测波长1548.4nm的蓝移分量处,存在一个最佳的眼图张歹F度,也就是说通过合适的调节滤波器的工作波长可以大大的提高波长变换后信号的性能。
这一仿真结果与已经报道的实验[26]很好的吻合。
图3.4.3眼图张开度随滤波器中心波长的变化
下面我们对这一现象进行初步的解释,图3.4.4给出了探测光在经过SoA波长变换后信号的增益和啁啾的演化曲线。
从图中我们可以看到:】下啁啾即蓝移啁啾总是与增益增长同时出现,而红移啁啾则总是与增益的衰减相对应。
因此我们主动的选择输出信号的蓝移分量就相当于加速了载流子的恢复,从而可以提高
北京邮电大学硕上学位论文
2.5GHZ
10
OscilloscopePDPBS
图4.1.1利用SAO中的NPR实现全光频率上变换的实验装置图图4.1。
3给出了两路信号同时频率上变换后的信号眼图,从图中可以看出,406Hz载波对2.5GHz信号的调制深度很小,也就是说,经上边换后信号的消光比严重降低。
这说明实验中用的SOA并没有完全实现对探测光的偏振旋转,通过前一章对SOA的分析,我们可以确定造成这一原因的就是载流子的恢复时问较长,就造成了40GHz载波对探测光偏振旋转效应的下降。
因此我们对1538.54nm的信号光进行了24Gttz的全光频率上变换,图4.1-4给出了变换后的时域波形图,从图4.1.3(a)与图4.1.4的对比可以看出,对于较低速率的光载波来说,SOA可以很好地利用非线性偏振旋状效应来实现全光的频率上变换。
这同时也说明通过提高SOA中的载流子恢复速度,可以将SO^应用于高速的ROF系统中。
(a)(b)
图4.1.2‘8泼用后的408ftz光载波时域波形(20ps/div);(b)jir八so^的波长为1538.54tin
的删信号眼图(100ps/divk
北京邮电大学硕士学位论文
图4.1.3(a)频率上变换后1530.54nm信号眼图(100ps/div);(b)频率上变换后1540.25nm
信号眼图(100ps/divk
图4.1.4波长1538.54n,n的全光频率频率上变换后的时域波形(500ps/div)4.2基于高非线性光纤(HNF)的实现方案
4.2.1实现原理
光克尔效应是非线性现象中的一种重要的效应。
自从1973年[271在光纤中首次观察到光克尔效应以来,就引起了人们的极大关注。
在光克尔效应中,用一束强泵浦光引起的双折射来改变弱探测光在各向同性的非线性介质中的传输,包括光纤。
基于这种效应制成了光克尔开关,其工作原理如图4.2.1所示,在高非线性光纤的入射端口,强泵浦光和弱探测光均为线偏振光,偏振方向夹角为45度。
再没有泵浦光的时候,光纤输出端的检偏器将阻止探测光的通过。
有泵浦光时,由于泵浦光引起的双折射效应,将使探测光的平行和垂直分量的折射率发生不同
北京邮也人学硕士学位论文
而得到很大的改善。
通过四路WDM信号的光谱可以看到,四路信号均出现了明显的40GHz、80GHz甚至120GHz的边峰。
这都说明了利用高非线性光纤的非线性偏振旋转效应可以很好地同时实现4路WDM信号到40GHz光载波的全光频率上变换。
但是由于缺少40GHz的电解调设备,我们无法对上转换后的信号进行解调检测。
为了能够达到这一目的我们又设计了4X2.5GHz@20GHz的频率上变换实验,并对上变换信号进行了解调。
(a)(b)
图4.2.3(a)四路输入w蹦信号光谱(O.8nm/div);(”复用后得40Gilz光载波的波形
(20ps/div)。
(d)
图4.2.4经过全光频率上转换后信号的波形(1.Ons/div)和频谱图(O.5nm/div).(a)1535.64∞,(”1537.03∞,(c)1538.54am,(d)1540.25rim.4X2.5GHz@20GHz的全光频率上变换实验装置如图4.2.5所示,四路WDM信号的产生方式与上面的实验相同,如图4.2.6(a)所示。
20GHz的光载波由IOGHz的电时钟信号经放大以后调制于偏置在以处的铌酸锂调制器产生,如图4.2.6(b)所示,波长为1550nm。
图4.2.54x2.5GHza20GHz的全光频率上变换实验装置
31
(a)(b,
图4.2.6‘a’四路输八如M信号光谱(O.gn./di¥>;(b)由调制器产生的20Gl{z光裁波的时
域波形(100ps/div).
四路WDM信号与光载波分别经过EDFA,可调衰减器和偏振控制器后以功率5dBm/eh和16dBm进入高非线性光纤,光纤的长度lkm。
上变换后的信号经过50GHz的高速光电转换后送入带宽60GHz的混频器的射频端口(RF)(由于混频器对RF端口的功率要求,应当尽量保证光电转换后信号的功率,或者可以在信号送入混频器之前加一个中心频率在20GHz。
带宽约56Hz的电放大器,本实验中并没有用到这样的放大器)。
另一路IOGHz的电时钟信号经过倍频器和20GHz的电放大器后,以大约lOdBm的功率送入混频器的本振端口(LO)。
经混频器解调后的信号经过2.5GHz的低通滤波和放大以后,利用示波器来观测解调信号的眼图,并以此对频率上变换的性能进行分析。
北京邮电人学硕士学位论文
ld)
图4.2.7四路仰M信号频率上变换后的波形与解调后得眼图.(a)1540.25rim(2ns/div);(b)1538.54n,'(1ns/div);(c)1537.03nm(1ns/div);(d)1535.64nm(2ns/div).所有的眼
图(200ps/div)
图4.2.7给出了经过偏振分束器后信号的时域波形图和经过混频器解调后信号的眼图。
从时域波形可以看出,对于20GHz的光载波而言,由于波形远远的优于40Gl-lz光载波的时域波形,在全光频率上变换后,信号有更好的光信噪比,可达到20dB以上,也就是说频率上变换前本振光的信号性能的好坏对频率上转换的效果有很大的影响,这就使我们相信,如果可以产生性能良好的40GHz,甚至60GHz的光载波的话,就完全町以利用光纤中的非线性偏振旋转效应末实现全光的频率上变换。
通过图4.2.7中给出的解调后的信号眼图,我们可以很好的得到四路WDM信号利用非线性偏振旋转实现频率上变换后的解调信号,从图中分析可知,由于混频器射频端口RF的功率过低,峰峰值大约70mY,这就造成了混频效果的恶化,尤其是对于第四路信号。
对于我们所使用的混频起来说,如果可以将频率上变换后的信号进行适当的放大,再送入混频器的RF端,解调后的眼图质量会有很大的提高。
4.3结论
本章深入的讨论了基于非线性偏振旋转效应实现多波长全光频率上变换的实验原理和实验方案。
对于半导体光放大器,由于其载流子恢复时间的影响,使得它在40GHz和60GHz的波段受限。
而对于高非线性光纤,很好的可以实现高速的频率上变换,而且实验中对变换后的信号作的分析,从而可以说明非线性偏振旋转在实现多波长频率上变换中具有很好的应用前景。
尤其是同时对多波长的操作,使其在RadioOverFiber系统与WDM系统的融合方面得到更大的重视和更广泛的应用。
全光波长变换和频率上变换技术的研究
作者:薛伟琦
学位授予单位:北京邮电大学
本文链接:/Thesis_Y1158148.aspx。