四波混频实验报告

三分频和四分频实验报告三分频和四分频实验是光学实验中常用的方法，可以通过此方法测量出物体的折射率和薄膜的厚度。

本文将对三分频和四分频实验进行详细介绍。

一、三分频实验三分频实验是通过将一束入射光线分成三个部分来进行的。

将一束入射光线通过一个透明的晶体，在晶体内部将入射光线分成三个部分，产生一个频率为ω的基波和两个频率为2ω的次谐波。

其中一个次谐波与基波成π/2的相位差，另一个次谐波与基波成π的相位差。

测量物体的折射率时，将透明的晶体放置在物体之间，分别测量三波的折射率。

设第一波光线的相位为φ，第二波光线的相位为φ+π/2，第三波光线的相位为φ+π，则物体的折射率n可以通过下式计算得出：n=sin(φ+π/2)/sin(φ)其中φ可以通过在不同角度下测量三波的相对幅度来得到。

二、四分频实验四分频实验是将一束入射光线分成四个部分，其中一个为基波，其他三个为频率为2ω的次谐波，在通过一个薄膜后，次谐波会发生相位差，这个差异因薄膜的厚度和复折射率而异。

通过测量这些相对幅度和相位差，可以计算出薄膜的厚度和复折射率。

薄膜的复折射率可以通过下式计算得出：n= (1+i*k)/(cosθ)其中k为衰减系数，θ为薄膜的倾斜角度。

薄膜的厚度可以通过下式计算得出：t=(λ/4nφ)其中λ为入射光线的波长，φ为相位差。

三、实验操作在进行三分频实验时，需要使用激光器和透明的晶体，并将物体置于晶体之间。

通过旋转物体和测量三波的相对幅度，测定物体的折射率。

在进行四分频实验时，需要使用激光器、薄膜和依次放置的几个透镜。

通过旋转薄膜和测量四波的相对幅度和相位差，计算出薄膜的厚度和复折射率。

四、实验结果通过实验，我们可以得到物体的折射率和薄膜的厚度和复折射率。

根据实验结果，我们可以对物体的光学性质进行研究和应用。

总之，三分频和四分频实验是光学研究中常用的方法，通过对光线的分解和测量可以得到各种光学性质的信息。

在实际应用中，这些信息可以被用来解释光学现象，优化光学设计，并解决一些光学方面的问题。

raman—nath条件下吸收介质中的四波混频理论四波混频理论是四波混合在一起并在一个复杂的介质中产生交叉频率的物理学现象。

传统的理论是基于RamanNath条件下，即当复杂介质中有一个特定频率（内模）和另一个竞争频率（外模）时，四波混频理论会起作用。

四波混频理论又分为四类：模式交叉，曲率交叉，分离式混频和波恢复。

模式交叉可以产生四个独立的模式，其中每个模式都具有稳定的横向振幅和纵向振幅，在一个特定的介质中，它们会产生交叉频率，具有特定形态和角度，以此类推。

曲率交叉也叫做Kerr效应，它是一种光学和光学数字图像处理技术。

它可以在一个介质中产生弯曲变形模式，这些模式会在有竞争频率存在时产生交叉频率。

它也可以将介质中的特定频率以及竞争频率转换为另一个介质中的不同频率，以此来改变其特性。

分离式混频可以实现介质中特定频率和竞争频率的分离，并且在介质中产生一个新的特定频率，以此来实现更多的灵活性。

波恢复是当特定频率和竞争频率存在于介质中时，它可以让两个波长重新恢复到原来的振幅。

它可以有效调节介质中的竞争频率，从而改善整体的模式。

四波混频理论已经被广泛应用于多个领域，如光学传感、物理模拟、图像处理、声学处理和无线电频率等。

它主要用于实现介质的吸收，降低介质中的竞争频率，并调节四波混频的模式。

四波混频理论吸收介质中的特定频率和竞争频率，并将其转换为不同频率，这种转换过程可以保证一个特定形状的波模式，确保介质中的其他频率不会影响混频结果。

此外，四波混频理论的技术也可以用于解决复杂介质中的多倍长度传输问题，从而有效提高信号传输速率。

四波混频理论由RamanNath首先提出，它是一种物理学现象，具有广泛的应用前景。

它不仅可以吸收介质中的特定频率和竞争频率，还可以有效改善介质特性，确保良好的传输效果。

因此，在应用中，四波混频理论是一项重要的技术，用于提高介质传输效率和精度。

综上所述，四波混频理论是一种基于RamanNath条件的物理学现象，它可以吸收介质中的特定频率和竞争频率，并将它们转换为不同的频率，以此来改善介质中的特性。

简并四波混频在原子分子光谱学中的应用
简并四波混频（Coherent anti-Stokes Raman spectroscopy, CARS）是一种非线性光谱技术，广泛应用于原子分子光谱学中。

它利用激光与分子之间的相互作用，通过测量非弹性散射光的频移来获取分子的结构和动力学信息。

简并四波混频在原子分子光谱学中的应用主要包括以下几个方面：
1. 分子结构研究：简并四波混频可以提供分子的振动和转动信息，从而研究分子的结构和构象。

通过测量不同频率的非弹性散射光，可以获取分子的拉曼光谱，进而确定分子的化学键、官能团等结构信息。

2. 分子动力学研究：简并四波混频可以实时观察分子的振动和转动过程，研究分子的动力学行为。

通过测量非弹性散射光的频移和强度变化，可以了解分子在不同能级间的跃迁情况，包括电子激发、振动跃迁、转动跃迁等。

3. 化学反应动力学研究：简并四波混频具有快速响应的特点，可以实时地研究化学反应的动力学过程。

通过测量反应物和产物的振动光谱，可以确定反应物的浓度变化和反应速率，并探索反应机理。

4. 生物医学应用：简并四波混频广泛应用于生物医学领域，可用于研究生物分子的结构和功能。

例如，可以通过简并四波混频技术来研究蛋白质、核酸和药物的振动信息，从而了解其结
构和活性。

总之，简并四波混频在原子分子光谱学中具有重要的应用价值，可以提供关于分子结构、动力学和化学反应的详细信息，为化学、生物学和医学等领域的研究提供了强有力的工具。

混频器仿真实验报告一．实验目的（1）加深对混频理论方面的理解，提高用程序实现相关信号处理的能力；（2）掌握multisim实现混频器混频的方法和步骤；（3）掌握用muitisim实现混频的设计方法和过程，为以后的设计打下良好的基础。

二．实验原理以及实验电路原理图(一).晶体管混频器电路仿真本实验电路为AM调幅收音机的晶体管混频电路，它由晶体管、输入信号源V1、本振信号源V2、输出回路和馈电电路等组成，中频输出465KHz的AM波。

电路特点：（1）输入回路工作在输入信号的载波频率上，而输出回路则工作在中频频率（即LC选频回路的固有谐振频率fi）。

（2）输入信号幅度很小，在在输入信号的动态范围内，晶体管近似为线性工作。

（3）本振信号与基极偏压Eb共同构成时变工作点。

由于晶体管工作在线性时变状态，存在随U L周期变化的时变跨导g m(t)。

工作原理：输入信号与时变跨导的乘积中包含有本振与输入载波的差频项，用带通滤波器取出该项，即获得混频输出。

在混频器中，变频跨导的大小与晶体管的静态工作点、本振信号的幅度有关，通常为了使混频器的变频跨导最大（进而使变频增益最大），总是将晶体管的工作点确定在：U L=50~200mV，I EQ=0.3~1mA，而且，此时对应混频器噪声系数最小。

(二).模拟乘法器混频电路模拟乘法器能够实现两个信号相乘，在其输出中会出现混频所要求的差频（ωL-ωC），然后利用滤波器取出该频率分量，即完成混频。

与晶体管混频器相比，模拟乘法器混频的优点是：输出电流频谱较纯，可以减少接收系统的干扰；允许动态范围较大的信号输入，有利于减少交调、互调干扰。

三．实验内容及记录(一).晶体管混频器电路仿真1、直流工作点分析使用仿真软件中的“直流工作点分析”，测试放大器的静态直流工作点。

注：“直流工作点分析”仿真时，要将V1去掉，否则得不到正确结果。

因为V1与晶体管基极之间无隔直流回路，晶体管的基极工作点受V1影响。

混频器实验预习报告学号201300121126 姓名牛梦豪试验台号22（一）模拟乘法器的应用(混频)一、实验目的：1、掌握集成模拟乘法器的工作原理及其特点。

2、进一步掌握用集成模拟乘法器（MC1596/1496）实现混频的电路调整与测试方法。

二、实验仪器：低频信号发生器、高频信号发生器、频率计、稳压电源、万用表、示波器三、实验原理：1、集成模拟乘法器原理：集成模拟乘法器是继集成运算放大器后最通用的模拟集成电路之一，是一种多用途的线性集成电路。

可用作宽带、抑制载波双边带平衡调制器，不需要耦合变压器或调谐电路，还可作为高性能的SSB乘法检波器、AM调制/解调器、FM 解调器、混频器、倍频器、鉴相器等，它与放大器相结合还可以完成许多数学运算,如乘法、除法、乘方、开方等。

单片集成模拟乘法器MC1496/1596的内部电路及引脚排列如下图所示。

a）内部电路b ）引脚排列图中晶体管VT1～VT4组成双差分放大器，VT5、VT6组成单差分放大器，用以激励VT1～VT4；VT7、VT8、VT9及相应的电阻等组成多路电流源电路、VT9、VT8分别给VT5、VT6、提供0I /2的恒流电流；R 为外接电阻，可用以调节0I /2的大小。

另外，由VT5、VT6两管的发射级引出接线端2和3，外接电阻Ry ，利用Ry 的负反馈作用可以扩大输入电压2u 的动态范围。

c R 为外接负载电阻。

MC1496型模拟乘法器只适用与频率比较低的场合，一般工作在1MHZ 以下的频率。

双差分对模拟乘法器MC1496/1495的差值输出电流为：22x yy T v v i t h R V ⎛⎫≈ ⎪⎝⎭MC1496/1596广泛用于调幅及解调、混频等电路中，但应用时VT1、VT2 、VT 3、VT4 、VT5、VT6晶体管的基极均需外加偏置电压（即在8与10端、1与4端间加直流电压），方能正常工作。

通常把8、10端称为X 端Y 端，输入参考电压1v ；4、1端称为Y 输入端，输入信号电压2v 。

波分复用光网络中4波混频影响的实验研究
管爱红;张庆辉;傅洪亮
【期刊名称】《激光技术》
【年(卷),期】2009(33)1
【摘要】为了抑制光纤中4波混频(FWM)效应引起的信道间非线性串扰,采用了实验的方法,对高非线性光纤中FWM效应的影响进行了研究,测量了产生FWM的效率与信道间隔以及信号强度的关系,比较了等信道间隔和非等信道间隔情况下FWM效应的影响.结果表明,FWM的效率随着信道间隔的增加而减小,随信号光功率的增加而线性增加.等信道间隔情况下,FWM效应对中间信道的影响最大,与非等信道间隔相比,FWM效应引入了1.5dB的功率代价.这些结果对有效抑制光纤中的FWM串扰是有帮助的.
【总页数】4页(P5-7,31)
【作者】管爱红;张庆辉;傅洪亮
【作者单位】河南工业大学,信息学院,郑州,450001;河南工业大学,信息学院,郑州,450001;河南工业大学,信息学院,郑州,450001
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.11
【相关文献】
1.波分复用系统中四波混频引入光信噪比的恶化及其抑制 [J], 宋健;范崇澄
2.密集波分复用系统中四波混频影响的研究 [J], 金泓;沈建华;
3.泵浦光偏振对简并四波混频信号影响的实验研究 [J], 张玲;李淑静;王海
4.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 [J],
5.SBN:Cr晶体的光折变四波混频相位共轭特性实验研究 [J], 杨东升;赵建林;李振伟;许其推;张鹏
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基于光子晶体光纤四波混频的光波长变换**龚磊,尹飞飞,陈宏伟,陈明华,谢世钟(清华大学电子工程系,北京100084)摘要:研究了光子晶体光纤(PCF)中基于四波混频(FWM)的全光波长变换实现以及相应的变换效能。

使用C-L波段内具有平坦正色散特性的高非线性PCF,对基于FWM效应的光波长变换进行了理论分析,根据相应原理进行了波长变换实验系统的软件仿真,并以此为依据设计实验装置进行了实验验证。

实验结果基本符合相应的理论计算以及系统仿真,在中心波长为1540、1545以及1550 nm的频带范围内分别得到了、和dB的最高转换效率,分别对应18、17和13 nm的3dB转换带宽。

关键词:四波混频(FWM);波长变换;光子晶体光纤(PCF);转换效率; 3 dB带宽1引言从20世纪90年代中期开始,由于波分复用(WDM)方式在光传输网中明显的优越性,其发展非常迅速。

随着WDM器、光放大器和光纤等性能的不断改进,波长信道数在逐步增加。

可想而见,WDM网的带宽虽然很宽,但一根光纤中能够复用的波长数量终归是有限的,所以可用波长数将大大少于节点数目和用户数量。

但如果能够采用波长变换技术,让信号在节点上从一个波长变换到另一个波长,使同一波长在不同的区域中重复使用,这样就解决了波长争用的问题。

因此,波长变换是WDM全光通信网中非常关键的技术。

光波长变换技术总体可分为采用光-电-光和全光波长变换两种方式。

前者较成熟,但面临电子瓶颈问题,传输速率受到限制;相比之下,后者是更有前景的发展方向。

基于四波混频(FWM)原理的波长变换是目前非常有研究前景的全光波长变换技术[1],具有保留了原有信号的相位和幅度信息、信号调制速率较高(可达到40 Gbps)、对偏振敏感程度小、变换后码型不反转以及波长变换跨度较大等优点。

然而,在以往使用普通非线性光纤的试验中,变换效率低和变换信号信噪比(SNR)恶化限制了其应用。

要在光纤中产生足够强的FWM效应,需要光纤具有合理的色散特性以及高非线性,普通光纤难以达到相应的要求。

文章编号 ， １７—７５２０）２００—６ ６２８８（０８１— ９ ０ ０
四 波 混 频 原 理 及 其 应 用
郑 涛 １ 贺 海 霞 ｓ 张 琛 １ ， ２ ，
（． 北 大 学光 子 所 ，陕 西 西 安 ７０６ １西 １０９； ２ 陕 西 青 年 职 业学 院 ，陕 西 西安 ７０６ ． １０８； ３ 西 北 大 学 生 命 科学 学 院 ，陕 西 西 安 ７０６ ． １０９；
ａ ｔ ｐ ｃ ｌ ｏ ｌ ｅ ｒ ｏ ｔｃ ｌｅ ｆ ｃ ｎ ｎ ｎ ｏ ｅ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｒ ｔ ｅ ｆ ｕ － ｖ ｉ ｉ ｇ ｂ ｕ ｍ ｉ ｐ ｙ ｉ ａ ｎ ｉ ａ ｐ ｉ ａ ｆ ｔａ ｄ ｆ ｄｉ ｇ ｍ ｒ ｐ ｌ ｔｏ ｓ ｆ ｈ ｏ ｒ ｗａ ｅ ｍ ｘ ｎ ｙ ｓ ｍ ｎ ｎ ｅ ｉ ｃ ｏ ｎｇ ｕ ｔ ｅ ｅ ｉｔｎ ｅ ａ ｉ ｅｙ ｍａ ｕ ｅ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｎｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｔ ｏ ｓ ｈ ｘ ｓ ｉ ｇ ｒ ｌ ｔｖ ｌ ｔ ｒ ｐ ｌ ｔｏ ｓ ａ ｅ ｅ ｈ ｍｅ ｈ ｄ ． ｃ ｒ
ｓ ｕ ｙｉ ｈｓｐ ｐ ｒｉ ｉ ｄａ ｒ ｏ ｌｔ ｌ ｎ ｗｉｇｔ ｅａ ｐ ｉａ ｉｎ ｄ ｒｃ ｉｎ ｏ ｈ ｕ － ｖ ｘｎ ， ｔ ｄ ｔ ｉ ａ ｅ ａｍｅ ｔｍｏ ｅｃ ｍｐ ｅ ｅｙｋ ｏ ｎ ｈ ｐ ｌ ｔｏ ｉｅ ｔｏ ｆ ｅｆ ｒｗａ ｅｍｉ ｉｇ ｎ ｓ ｃ ｔ ｏ
ｉ ｒｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ ｐ ａｅｃ ｎｕ ａｉｎｗａ ｅｇ ｎ ｒｔ ｎ ａ ｄｒ ａ ｔ ｐｉａ ｅｅ ｔ ｎ ａｅｇｖ ｎ ｈ ｆ ｅ ｏ ｂ ｎｃ ｔ ， ｈ ｓ ｏ ｊ ｇ ｔ ｖ ｅ ｅａｉ ｎ ｅ ｌ ｉ ｏ ｔ ｌ ｔｃｉ ｒ ｉｅ ．Ｔ ｅ ｏ ｏ ｏ ｍｅ ｃ ｄ ｏ

四波混频(Four-wave mixing) 现象产生的条件理论应用和危害定义：在量子力学术语中，一个或几个光波的光子被湮灭，同时产生了几个不同频率的新光子，且在此过程中，净能量和动量是守恒的。

起源：光纤中的三阶电极化率1、四波混频现象——理论描述22222*1111121112341234222222*2221222212342134222233313233122(2)22(2)22(222i kzi kzA A A i A i A CD A C A A A iC A A A e z t tA A A i A i CD A A A C A A iC A A A e z t tA A A i A i C A A A z t tαββγγαββγγαββγ−Δ−Δ∂∂∂++=−+++++∂∂∂∂∂∂++=−+++++∂∂∂∂∂∂++=−+++∂∂∂22*34312422222*44414244123441232)(2)22i kzi kzC A A iC A A A eA A A i A i A C A C A A A iC A A A e z t tγαββγγΔΔ++∂∂∂++=−+++++∂∂∂2、四波混频产生的条件1、非线性光纤2、输入一个或以上不同频率的光波（简并条件下两个光波）3、输入光波的强度较强4、能量守恒：ω1+ω2＝ω3+ω45、动量守恒：即满足相位匹配条件3、四波混频的理论方程•For FWM in DSF with not very long, we neglect the walk-offbetween the four waves and dispersion-induced pulse broaden, thus in Eq. (2) we have β11≈β12≈β13≈β14≡1/v g and β2j =0, where v g is the group velocity. Introducing a retarded frame in which T =t -z /v g , and decomposing the complex amplitude A j into their abosolute amplitudes and phases (j =1,2,3,4), eight equations with realvariables are obtained22222*1111121112341234222222*2221222212342134222233313233122(2)22(2)22(222i kzi kzA A A i A i A CD A C A A A iC A A A e z t t A A A i A i CD A A A C A A iC A A A e z t tA A A i A i C A A A z t tαββγγαββγγαββγ−Δ−Δ∂∂∂++=−+++++∂∂∂∂∂∂++=−+++++∂∂∂∂∂∂++=−+++∂∂∂22*34312422222*44414244123441232)(2)22i kzi kzC A A iC A A A e A A A i A i A C A C A A A iC A A A e z t tγαββγγΔΔ++∂∂∂++=−+++++∂∂∂FWMSelf phase modulation/ Cross phase modulation Fiber absorptionWalk-offGroup-velocity dispersion22222*1111121112341234222222*2221222212342134222233313233122(2)22(2)22(222i kzi kzA A A i A i A CD A C A A A iC A A A ez t tA A A i A i CD A A A C A A iC A A A e z t tA A A i A i C A A A z t tαββγγαββγγαββγ−Δ−Δ∂∂∂++=−+++++∂∂∂∂∂∂++=−+++++∂∂∂∂∂∂++=−+++∂∂∂22*34312422222*44414244123441232)(2)22i kzi kzC A A iC A A A e A A A i A i A C A C A A A iC A A A e z t tγαββγγΔΔ++∂∂∂++=−+++++∂∂∂Neglecting fiber absorption, walk-off between pulses, group-velocity dispersion (GVD)-induced pulse broadening:(,)exp()j j j A z T P i φ=2222*1123412342222*2123421342222*3123431242222*412344123(2)(2)(2)(2)i kz z i kzz i kzz i kz z A i A CD A C A A A iC A A A eA i CD A A A C A A iC A A A e A i C A A A Cd A A iC A A A eA i A C A Cd A A A iC A A A e γγγγγγγγ−Δ−ΔΔΔ∂=++++∂=++++∂=++++∂=++++相对相位1/2112341/211234123411/2212341/221234123421/2312342()sin (2)()cos /2()sin (2)()cos /2()sin z z zzz zzP C PP P P e z P CDP CP P e C PP P P e P z P C PP P P e z CDP P P CP e C PP P P e P z P C PP P P e z αααααααγθφγγθγθφγγθγ−−−−−−−∂=∂∂=++++∂∂=∂∂=++++∂∂=−∂1/231234123431/2412341/24123412344(2)()cos /2()sin (2)()cos /z zzz zCP P P CP e C PP P P e P z P C PP P P e z P CP CP P e C PP P P e P zαααααθφγγθγθφγγθ−−−−−∂=++++∂∂=−∂∂=++++∂1234(,)(,)(,)(,)(,)T z kz T z T z T z T z θφφφφ=Δ++−−Then from the 2nd , 4th , 6th , and 8th equations wecan obtain12341/2111112341234[(1)(1)] ()cos ()zzk CD C P CD C P P P e zC PP P P e P P P P ααθγγθ−−−−−−∂=Δ+−−+−−++∂++−−4、四波混频的应用及害处四波混频的应用四波混频的害处1.四波混频应用分类1PIA based on FWMP hase-inputSignal IdlerPump 1Pump 2PSA based on FWM 3P hase-s ensitive a mplification (PSA ): FWM with idler inputPump 1Pump 2Signal Idler1/21123412341(2)()cos /z z zP CDP CP P e C PP P P e P zααφγγθ−−∂∂=++++∂应用优势及挑战快速全光纤化……挑战？5(1) Wavelength conversion6(2) All-optical amplifier: PIA8(2) All-optical amplifier: PSAAmplifier with low noise-figure; Suppression of phase noise; Phase regeneration2. Applications of FWM(3) Optical phase conjugationEs ( z, t ) = As exp(−iωt )PumpEc ( z, t ) = As* exp(−iωt )Signal PumpPC signal9相位共轭系统又称频谱反转相位共轭器(OPC)Es ( z , t ) = As exp(−iωt )泵浦 共轭光 信号Ec ( z , t ) = As* exp(−iωt )泵浦5/18/20111利用相位共轭器的优点„ „ „ „仅利用一个器件就可以极大抑制多种非线性; 同时补偿偶数阶色散； 对调制格式、光纤种类透明； 已铺设好的系统易于升级.25/18/2011相位共轭 (OPC)的抑制原理相位共轭器(OPC)Es ( z , t ) = As exp(−iωt )Ec ( z , t ) = As* exp(−iωt )功率5/18/2011OPC功率对称系统：α(-z)= -α(z)3„相位共轭技术抑制各种非线性损伤„ „ „1983年，脉冲自相位调制(SPM)； 1994年，信道间四波混频； 2004年，信道间交叉相位调制 信道内非线性作用…5/18/20114相位共轭实验的原理泵浦 信号ωω0 ω0+Ωω新生成的共轭光A = Ap + As exp(−iΩt )k输入：∂Ai* = −2iγ Pp As e iΔkz ∂z四波 混频+∞ k −1 i βk ( z) ⎛ ∂ ⎞ ∂A α 2 + A+∑ ⎜ ⎟ A = iγ A A k ! ⎝ ∂t ⎠ ∂z 2 k =2非线性克尔效应5/18/201152. Applications of FWM(4) All-optical regeneration102. Applications of FWM(5) Slow light112. Applications of FWM(5) Slow light4000 3000 延迟量 /ps 2000 1000 0 -1000 1540 SMF3.4ns15451550 波长 λ /nm15551560122. Applications of FWM(6) RZ pulse generationO-TDM switchAll-optical samplingAll-optical logic gateAll-optical switching 142. Applications of FWM Others。

第1篇一、实验背景随着信息技术的飞速发展，数据传输的需求日益增长。

光纤通信凭借其高速、大容量、抗干扰能力强等优点，已成为现代通信网络的核心技术。

波分复用（WDM）技术作为光纤通信的重要手段，通过在一根光纤上同时传输多个不同波长的光信号，极大地提高了光纤的传输容量和效率。

本实验旨在通过OptiSystem软件仿真，设计并测试一个四波分复用系统，探讨波分复用技术在实际应用中的性能。

二、实验目的1. 设计一个四波分复用系统，实现不同波长的光信号在光纤中的传输。

2. 利用OptiSystem软件对系统进行仿真，分析系统的性能。

3. 探讨波分复用器和解复用器通道隔离度、光通道功率均衡等对邻近通道串扰的影响。

三、实验原理波分复用技术（WDM）是利用光波长的不同，将多个光信号复用到同一根光纤中进行传输的技术。

在发送端，不同波长的光信号通过波分复用器（MUX）合并，然后送入光纤进行传输。

在接收端，光信号经过解复用器（DEMUX）分离出各个波长的光信号，再经过解调器还原成原始信号。

本实验采用四波分复用系统，波长设置以100GHz为间隔，频率分别为193.0THz、193.1THz、193.2THz、193.3THz，每个波长传输速率为2.5Gbit/s（NRZ）。

系统包括多波长光源、波分复用器、解复用器、常规光纤（100km）、光接收机等。

四、实验步骤1. 设计波分复用系统：在OptiSystem软件中搭建四波分复用系统，设置各波长光源、波分复用器、解复用器等参数。

2. 仿真测试：运行仿真，观察系统性能，包括光信噪比、误码率等指标。

3. 分析实验数据：分析波分复用器和解复用器通道隔离度、光通道功率均衡等对邻近通道串扰的影响。

五、实验结果与分析1. 系统性能分析：通过仿真测试，本实验设计的四波分复用系统在100km光纤传输距离下，光信噪比达到22dB，误码率小于10^-9，满足实际应用需求。

2. 通道隔离度分析：实验结果显示，波分复用器和解复用器的通道隔离度越高，邻近通道串扰越小。

四波混频与自相位调制的本质一样四波混频是一种混频技术，它可以将多个频率不同的信号进行合成，生成一个含有多个频率成分的复杂信号。

而自相位调制是一种调制技术，在这种调制技术中，调制信号的相位随着被调信号的波形的变化而改变。

尽管四波混频和自相位调制有着不同的名字，但它们的本质是相似的。

首先，我们来看一下四波混频技术。

在四波混频技术中，通过将多个频率不同的信号进行合成，可以生成一个复杂的信号。

这个合成的过程涉及到将多个信号的幅度和相位进行相加，得到一个新的信号。

具体的过程可以通过波动方程来描述。

波动方程可以用来描述信号的传播和变化。

在四波混频中，波动方程可以表示为：A=A1*sin(ω1*t+φ1)+A2*sin(ω2*t+φ2)+A3*sin(ω3*t+φ3)+A4*sin(ω4*t+φ4)其中A是合成信号的振幅，Ai是各个频率成分信号的振幅，ωi是各个频率成分信号的角频率，φi是各个频率成分信号的相位。

通过上述的波动方程，我们可以看到，四波混频实际上就是将多个频率成分的信号进行叠加，得到一个新的合成信号。

在这个过程中，每个频率成分的振幅和相位都起到了重要的作用。

那么，自相位调制与四波混频有何相似之处呢？首先，自相位调制也涉及到信号的相位的改变。

在自相位调制中，调制信号的相位随着被调信号的波形的变化而改变。

这就意味着，相位在自相位调制中起到了重要的作用。

与四波混频类似，自相位调制也可以通过波动方程来描述。

例如，对于这样的自相位调制过程：s(t)=A*cos(ωc*t+k*m(t))其中s(t)是调制后的信号，A是调制信号的振幅，ωc是载波信号的角频率，k是自相位调制指数，m(t)是被调信号。

从上述的公式中可以看到，自相位调制实际上是通过改变调制信号的相位，来实现对被调信号的调制。

综上所述，四波混频与自相位调制的本质是相似的。

它们都涉及到对信号的叠加和合成，而信号的叠加和合成涉及到信号的相位和振幅的改变。

实验名称：WDM 系统设计实验目的：设计一个四波分WDM 光纤传输系统，并利用OptiSystem 仿真测试。

实验要求：1．四波长复用，波长设置以100GHz 为间隔，频率分别为193.0THz、193.1THz、193.2THz、193.3THz，每个波长传输速率为2.5Gbit/s（NRZ）。

系统应包括多波长光源、波分复用器和解复用器、常规光纤（100km）、光接收机等，提供系统设计图。

2．对所设计的WDM 系统进行仿真分析。

3．探讨波分复用器和解复用器通道隔离度、光通道功率均衡等对邻近通道串扰。

实验仪器：光纤、光源、调制器、解调器、光功率计、光谱仪、电脉冲发生器、比特序列信号发生器、电信号示波器、光信号示波器、波分多路复用器、波分解复用器等（注：以上元件全部包含于软件中）以下用了三种方法进行了串扰的测试方法1实验原理及电（光）路图测试结果方法2实验原理及电（光）路图测试数据方法3实验原理及电（光）路图通道信号 1 2 3 41 -16.153 -64.993 -77.023 -84.0652 -64.993 -16.153 -64.993 -77.0233 -77.023 -64.993 -16.153 -64.9934 -84.065 -77.023 -64.993 -16.153信号2为193.1THz信号3 为193.2THz信号4为193.3THz表中数据为当某信号光功率为10dBm，其余信号为-100dBm时，通过各通道后的光功率例如，第一行第一列表示信号1 （光功率为10dBm，其余信号为-100dBm时）通过波分复用后在通道1的接收端测得的光功率，第二行第一列表示信号2（光功率为10dBm，其余信号为-100dBm时）通过波分复用后在通道1的接收端测得的光功率.。

多路信号混频实验报告实验目的本实验旨在通过软硬件相结合的方式，实现多路信号混频的过程，进一步了解信号混频的原理和应用。

实验原理多路信号混频是指将多个信号合并到一个信号中的过程。

常见的混频方法有模拟混频和数字混频两种。

模拟混频是指将多个模拟信号通过频率转换器，将其转换到一个中频带（也叫幅频带）上进行合并。

这个过程通常包括三个步骤：1）调谐：将输入的信号调整到一个固定的频率上；2）混频：将调谐后的信号与一个本地振荡器（称为本振）的信号相乘，得到中频信号；3）滤波：对得到的中频信号进行低通滤波，以去除混频带外的高频成分。

数字混频是指将多个数字信号进行数字化处理，然后通过数字信号处理器（DSP）等设备进行合并。

数字混频的过程包括下述步骤：1）采样：对输入信号进行模数转换，将其变成数字信号；2）滤波：对数字信号进行滤波，去除混频带外的高频成分；3）混频：将滤波后的数字信号与一个本地振荡器的数字信号相乘；4）重构：将混频后的数字信号重新变为模拟信号。

实验设备本次实验所需设备有：信号发生器、频谱分析仪、示波器以及计算机。

实验步骤1. 将信号发生器的输出端接入频谱分析仪的输入端，并将频谱分析仪连接至计算机上进行数据采集和处理。

2. 打开信号发生器和频谱分析仪，并进行相应的设置，使其处于正常工作状态。

3. 在信号发生器上设置多个不同频率的信号，并逐一输入信号发生器中。

4. 使用频谱分析仪对信号进行分析，观察多路信号在频谱上的表示情况。

可以通过频谱分析仪的多道功率谱功能来实现对多路信号的分析。

5. 使用示波器对信号进行观测，可以通过示波器的多通道功能来实现对多路信号的观测。

实验结果通过实验我们得到了以下结果：1. 在频谱分析仪上，我们可以清晰地看到多路信号在频谱上的表示情况。

不同频率信号在不同的频率范围内呈现出峰值。

2. 在示波器上，我们可以观察到多路信号的波形情况。

不同频率信号的波形可以同时显示，以便比较和分析。

第31卷第3期2005年5月 光学技术OPTICAL TECHN IQU EVol.31No.3May　2005 文章编号:100221582(2005)0320437204四波混频实时光学检测Ξ尚庆虎(中国电子信息产业发展研究院,北京　100081)摘　要:分析了利用掺铁铌酸锂晶体作介质的简并四波混频及其在干涉计量术中应用的原理,描述了被测透明样品的表面各光波及其干涉形成的透射条纹及反射条纹,利用光折变晶体的介电驰豫特性,求得透射条纹和反射条纹的对比度随时间变化的公式及各参数的相互关系。

对由透射条纹及反射条纹计算被测透明物体样品折射率和厚度不均匀性的方法作了数学分析,提出一种新型四波混频实时测量透明物体的光学不均匀性的方法和实验光路,对相关参数对测量过程及测量结果的影响作了探讨,得到了平板玻璃样品的干涉条纹图像,计算出实验结果。

关键词:干涉测量;相位共轭;光折变;四波混频;晶体中图分类号:O438.1;O436.1 文献标识码:AR eal-time testing through four-w ave mixing with photorefractive materialsSH ANG Qing-hu(China Academy of Information Technology,Beijing　100081,China)Abstract:A degenerate four-wave mixing interferometry with the photo-refractive crystal LiNbO3∶Fe was discussed.The interferograms included of the transmission and reflection fringes formed on the surface of the trans parent plate objects tested with the interferometry were described.The contrast of the fringes changes as time going on,because of the dielectric character2 istic of photorefractive crystals.Mathematic formulas to calculate the phase variations from the numbers and locations of those fringes are introduced.The experimental principle and device for real-time testing of the variations of the phases of optical trans2 parent plate objects were presented.The experimental characteristics of the crystal were analyzed.S ome quantitative results of the non-uniformities of refractive indices and thickness of a glass plate sample were given.K ey w ords:non-destructive testing;photorefractive crystal;phase conjugation;interferometry;four-wave mixing 传统的全息干涉测量术是光学检测中经常采用的测量方法,其中两次曝光全息干涉虽然具有消除系统误差等特点,但每测量一块样品就要拍照一张全息图,还要经过复杂的处理过程;而一次曝光实时测量法虽然可重复测量,但是需要拍照一张标准波面的全息图,该全息图在处理时要防止记录材料变形(如乳胶收缩等)并要精确复位,而且条纹对比度也较差。

亚甲基蓝掺杂聚乙烯醇四波混频的实验研究赵刚;丁迎春;林静;朗海涛【摘要】为了研究在低功率连续He-Ne激光条件下亚甲基蓝掺杂聚乙烯醇薄膜简并四波混频的基本特性,采用简并四波混频技术研究了亚甲基蓝掺杂聚乙烯醇的相位共轭光与入射角度、前抽运光和后抽运光的变化关系,以及透射光栅和反射光栅对相位共轭光的影响.在实验中得到了最大的相位共轭反射率为0.27%.所得的结果对研究染料固化在固体基质中的非线性研究是有帮助的.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2008(032)002【总页数】4页(P174-176,179)【关键词】非线性光学;简并四波混频;亚甲基蓝掺杂聚乙烯醇薄膜;相位共轭【作者】赵刚;丁迎春;林静;朗海涛【作者单位】北京化工大学,物理系,北京,100029;北京化工大学,物理系,北京,100029;北京化工大学,物理系,北京,100029;北京化工大学,物理系,北京,100029【正文语种】中文【中图分类】O437;O484.1引言随着非线性光学的发展，光学相位共轭因为其广阔的应用前景受到普遍关注[1-2]。

由于简并四波混频容易实现相位匹配，对介质的对称性没有严格的要求，在共振吸收的情况下信号增强，并且可以修正相位匹配，所以在各种非线性光学相位共轭过程中，尤其以四波混频相位共轭最受重视。

四波混频与全息术相类似，在四波混频过程中涉及4个光波在非线性介质中相互作用，3束入射光波中的两束是相对传播的抽运光波，另一束为入射的探测光波。

通过光束与非线性介质的耦合作用产生第4束光波即探测光波的共轭光波[3]。

有机染料固化在固体基质中通过简并四波混频产生相位共轭以其优越性更受到人们的注意[4]。

在液体中由于染料分子的运动，在分子光栅中观察到模糊效应，但是染料在固体基质中可以忽略这种效应。

有机染料在可见光范围内有很强的吸收，所以很适合非线性光学的研究。

有机染料分子吸收光子后，在三重态下有着很长的寿命，所以在低光功率下就能产生相位共轭光。

混频器实验（虚拟实验）（一）二极管环形混频电路傅里叶分析得到的频谱图为分析：可以看出信号在900Hz和1100Hz有分量，与理论相符（二）三极管单平衡混频电路直流分析傅里叶分析一个节点的傅里叶分析的频谱图为两个节点输出电压的差值的傅里叶分析的频谱图为：分析：同样在1K的两侧有两个频率分量，900Hz和1100Hz 有源滤波器加入电路后U的傅里叶分析的频谱图为：IFU节点的傅里叶分析的频谱图为：out分析：加入滤波器后，会增加有2k和3k附近的频率分量（三）吉尔伯特单元混频电路直流分析傅里叶分析一个节点的输出电压的傅里叶分析的参数结果与相应变量的频谱图如下：两个节点输出电压的差值的傅里叶分析的参数结果与相应变量的频谱图为：失真分析：1k和3k两侧都有频率分量，有IP3将有源滤波器加入电路U的傅里叶分析的参数结果与相应变量的频谱图为：IFU节点的傅里叶分析的参数结果与相应变量的频谱图为：out分析：有源滤波器Uout节点的傅里叶分析的频谱相对于Uif的傅里叶分析的频谱来说，其他频率分量的影响更小，而且Uout节点的输出下混频的频谱明显减小了。

输出的电压幅度有一定程度的下降。

思考题（教材P116）：（1）比较在输入相同的本振信号与射频信号的情况下，三极管单平衡混频电路与吉尔伯特混频器两种混频器的仿真结果尤其是傅里叶分析结果的差异，分析其中的原因。

若将本振信号都设为1MHz，射频频率设为200kHz，结果有何变化，分析原因。

答：三极管吉尔伯特（2）对图18中加入的有源滤波器的特性进行分析，对其幅频特性、相频特性进行仿真。

若要使得滤波器的带宽减小20%，应对滤波器元件参数如何调整。

将调整带宽后的滤波器与混频器相连，比较前后傅里叶分析的结果异同，分析原因。

答：对有源滤波器进行仿真结果如下根据增益带宽积不变原则，弱带宽减少20%，则增益变为原先的125%，故可将运放处的反馈电阻由76K变为95K。

改变后傅里叶分析结果如下：改变前傅里叶分析结果如下：.。