基于WDM的多速率无源光接入系统传输实验研究

建立了基于WDM的无源光网络下行方向传输实验系统,信道波长间隔0.8nm,一路为恒定速率NRZ调制,另一路为多速率调制.通道最大插损12.5dB,邻道串扰小于-36dB.信号眼图张开度好、眼皮厚度小,多速率和恒定速率下接收灵敏度分别为-32.28dBm和-27.09dBm,功率代价0.52dB.实验结果表明系统在传输速率较低时主要受功率损耗影响,随着速率的提高,色散和非线性效应成为影响传输性能的重要因素.     

量子密钥分发和经典光通信波分复用共纤传输研究

研究了量子密钥分发和经典光通信波分复用共纤传输的技术难点和可行性。基于系统重复频率 40 MHz的诱骗态相位编码BB84协议量子密钥分发设备,提出了3种量子信号与经典光信号的波分复用共纤传输方案：单纤双向CWDM共纤传输方案,复用1 550.12 nm波长量子信号、1 310 nm波长时钟信号以及正向1 590 nm波长100 Mbit/s速率光信号和反向1 610 nm波长100 Mbit/s速率光信号,光纤传输距离70 km下密钥成码率达到1.2 kbit/s;双纤双向CWDM共纤传输方案,复用1 550.12 nm波长量子信号、1 610 nm波长时钟信号以及1个波长的同向光信号在1 310 nm波长OOK光信号速率10 Gbit/s,光纤传输距离55 km下,密钥成码率达到1.58 kbit/s;双纤双向DWDM共纤传输方案,复用1 550.12 nm波长量子信号、1 610 nm波长时钟信号以及2个同向波长各自为1 551.72 nm和1 552.52 nm,并模拟100 Gbit/s相干光通信DP-QPSK信号接收功率,光纤传输距离70 km下,密钥成码率达到1.16 kbit/s。     

基于聚合物光纤局域网系统的自由空间光通信

设计了与125 Mbps聚合物光纤局域网兼容的自由空间光通信系统,以实现楼宇间的数据通信,克服聚合物光纤传输距离较短的缺点.自由空间光通信包括发射和接收两个部分,发射部分由650 nm半导体激光器,驱动电路和准直扩束镜组成,接收部分由接收透镜和光电探测器组成.半导体激光器的调制发射功率为3 dBm,光电探测器的探测灵敏度为-27 dBm.分析了大气对光信号的衰减以及大气湍流造成的光斑抖动对通信的影响,记录了系统的信号传输波形和通信眼图.实验表明,自由空间光通信可以延长聚合物光纤局域网的通信距离,使其在实际工程中的应用更加灵活.     

Si基单片集成850nm光接收芯片研究

设计并制备了一种Si基单片集成850nm光接收芯片,包括"P+/N-EPI/BN+"结构的光电探测器(PD)、跨阻前置放大电路及其后续处理电路。分析了PD的结构,并对其光谱响应及频率响应进行模拟,在2.0V偏压下,PD在850nm的响应度为0.131A/W,截止频率为400 MHz。采用0.5μm BCD(bipolar、CMOS和DMOS)工艺流片,光接收芯片面积约为900μm×1 100μm。测试结果表明,PD暗电流为pA量级,响应度为0.12A/W。光接收芯片在155 Mb/s速率及误码率(BER)小于10-9情况下,灵敏度为-12.0dBm;在622 Mb/s速率及BER小于10-9情况下,灵敏度为-10.0dBm,并能得到清晰的眼图。将该光接收芯片封装后接入光接收模块,进行点对点光互联实验,获得很好的光信号通路。     

使用51.5公里无色散光纤2Gbit/s1.55μm波长的光传输实验

锗(Ge)雪崩光电二极管(APD)接收机的高灵敏度,以及1.55μm最小损耗波长的无色散光纤,使得在2Gbit/s完成51.5公里光信号传输成为可能。接收光电平是-31.4dBm,误码率为10~(-9)时,由光纤色散引起的劣化仅仅0.6dB。在1.55μm波长达到了103(Gbit/s)公里的数据速率中继间隔乘积。     

基于DFB-EAM的40Gbit/s可集成光网络单元全双工测试

为了兼顾用户端光网络单元的特点和传输速率, 在接收端采用可集成化的相干检测方案替代传统的直接检测方案, 分析了电吸收调制器的偏压特性, 搭建了速率为40Gbit/s的5km双向接入网通信系统, 对以分布式反馈激光器和电吸收调制器为上行发射机的可集成光网络单元进行了传输测试。结果表明, 在直接检测方案前向纠错(FEC)下, 双向传输下行信号接收灵敏度和上行信号接收灵敏度分别达到了-18.31dBm和-17.94dBm; 在相干检测方案FEC下, 双向传输下行信号接收灵敏度和上行信号接收灵敏度分别达到了-32.51dBm和-29.76dBm。相干检测方案的上行和下行接收灵敏度相较于直接检测分别有14.20dB和11.82dB的提升。该研究为未来用户端光网络单元提供了一种高速率可大规模部署的集成化方案。     

基于光子灯笼的3×3模分复用通信实验系统

建立了一种基于模式选择性光子灯笼型模式复用/解复用器的3×3模分复用通信实验系统,给出了系统的结构框图并阐述了其工作原理。分别利用模式为LP_(01)、LP_(11a)和LP_(11b)的信号传输信道作为独立信道,采用强度调制和直接探测系统,实现了3×4.25Gbit/s伪随机信号在10km少模光纤中的良好传输。实验测试了接收信号的波形、眼图和误码率。实验结果表明:当接收功率分别为-19.1dBm、-15.8dBm、-16.6dBm时,模式为LP_(01)、LP_(11a)和LP_(11b)三路信号的误码率均可达到10~(-3)。     

使用在InP衬底上的GaAs OEIC进行了1.2Gbit/s—52.5km光纤传输

日本电气公司在InP衬底上研制成InP光电器件与GaAs电子器件单片集成的1.3μm光通信用发射与接收OEIC。用这种电路块进行了1.2Gbit/s NRZ光信号52.5km光纤无中继传输,接收灵敏度为-26dBm,并保证了4.5dB的光传输余量。发射机芯片含一     

单光源3.2 Tbit/s 2 080 km实时相干传输试验

文章介绍了基于31.786 Gbaud/s 光收发模块实现的32×100 Gbit/s信号速率、2 080 km标准单模光纤的实时相干光传输试验, 信号采用PM-QPSK(偏振复用四相相移键控)调制格式。信号光源为单个激光器产生的32路波分复用子光载波, 频率间隔为32 GHz, 频谱效率达到3.11 bit/s/Hz。信号传输2 080 km后, 采用20%的FEC(前向纠错)编码时, Q值仍有1.2 dB的余量。此外, 还研究了光滤波器带宽与OSNR(光信噪比)代价的关系。25 h挂机试验结果显示, 信号接收纠错前误码率在1E-2以下, 表明该传输系统稳定可靠。该系统为国内首个单光源3.2 Tbit/s实时传输试验系统,对提升现有100 Gbit/s商用光纤传输系统的传输效率有较大的指导意义。     

适应三峡库区特殊地形的DP-DB FSO接入系统研究

针对三峡库区的特殊地形,设计了一种适应三峡 库区环境接入应用的偏振复用双二进制自由空间光接入系统。在 天气较好条件下,10 Gb/s偏振复用双二进制信号在1km自由空间光 无线信道中成功进行了收发和传输。测试了该接入系统 中两路偏振复用信号传输前后的光谱、眼图和误码率等指标,测试结果表明: 10 Gb/s偏振复用双二进制信号在晴天条件下 经1km自由空间光无线信道传输后的接收眼图清晰可见,信号接收质量较高,并在误码率为 10－6情况下,测得经偏振解复 用后解调还原的两路数据信号的最佳解调判决点分别为0.5 bit和0.51 bit,系统接收机灵敏度为－2.7 dBm,该接入系统方案具 有良好的收发及传输性能。与常规接入通信方式相比,该方案不仅能够有效提升有限带宽内 的信号光谱效率,还能在三 峡库区的特殊地形区域实现“最后一公里”接入信号的自由空间高速无线传输。     

2500 km-10 Gbps RZ transmission system based on dispersion compensation CFBGs without electric regenerator

The characteristics of chirped fiber Bragg gratings (CFBGs) are optimized so that the ripple coefficient of the power reflectivity spectrum and group time delay are less than 1 dB and |± 15| ps, group delay is about 2600 ps/nm, polarization module dispersion is very small, PMD<2 ps, -3 dB bandwidth is about 0.35 nm, and insertion loss is about 4-5 dBm. Using dispersion compensation CFBG, a 2500 km-10 Gbps RZ optical signal transmission system on G.652 fiber was successfully demonstrated without an electric regenerator by optimizing dispersion management and loss management. The RZ optical signal was generated through a two-stage modulation method. At 2081 km, the power penalty of transmission is about 3 dB (conditions: RZ signal, BER = 10-12, PRBS = 1023 - 1); At 2560 km, the power penalty is about 5 dB. It is superior to the system using NRZ under the same conditions.     

C波段和980 nm抽运的两段级联L波段掺铒光纤放大器

提出了由C波段和传统的 980nmLD两段级联抽运L波段信号的结构 ,C波段的功率和波长由掺铒光纤激光器控制。从实验和理论上分析了注入不同波长和功率的C波段对其增益的影响。设计的掺铒光纤放大器(EDFA)结构 ,在C波段波长为 15 2 5nm ,注入功率为 5mW时 ,功率为 - 2 0dBm ,波长为 15 80nm的信号增益提高了 7 7dB。     

基于光纤环形镜的双级双程L波段高功率ASE光源

研究了L波段光产生的基本机理,基于3dB宽带耦合器的光纤环形镜作为反射镜,优化设计并通过实验得到了双级双程L波段掺Er光纤(EDF)高功率放大的自发辐射(ASE)输出光谱。两级所用的光纤长度分别为7m(低浓度)和31m(高浓度),在同等条件下,第1级采用双程前向得到功率为21．48mW(13．32dBm)、平均波长为1573．52nm的L波段ASE输出;第1级采用双程后向可实现功率为22．71mW(13．56dBm)、平均波长为1574．66nm的L波段ASE输出。对比分析2种结构输出光谱的抽运光利用效率、光谱平坦度等特性后,得到第1级采用双程后向的双级双程是一种更为理想的实现L波段高功率ASE输出的结构,同时由于C波段易获得高功率(高于30mW)的输出,二者结合即可得到功率高于50mW的C L波段ASE输出。     

Chromatic Dispersion Compensation via Mid‐span Spectral Inversion with Periodically Poled LiNbO3 Wavelength Converter at Low Pump Power

Mid‐span spectral inversion (MSSI) has to utilize high optical pump power, for its operation principle is based on a nonlinear optical wavelength conversion. In this paper, a low pump‐power operation of MSSI‐based chromatic dispersion compensation (CDC) has been achieved successfully, for the first time to our knowledge, by introducing a noise pre‐reduction scheme in cascaded wavelength conversions with periodically poled LiNbO₃ waveguides at a relatively low operation temperature. As preliminary studies, phase‐matching properties and operation‐temperature dependence of the wavelength converter (WC) were characterized. The WC pumped at 1549 nm exhibited a wide conversion bandwidth of 59 nm covering the entire C‐band and a conversion efficiency of –23.6 dB at 11 dBm pump power. CDC experiments were implemented with 2.5 and 10 Gb/s transmission systems over 100 km single‐mode fiber. Although it is well‐known that the signal distortion due to chromatic dispersion is not critical at a 2.5 Gb/s transmission, the clear recovery of eye patterns was identified. At 10 Gb/s transmission experiments, eye patterns were retrieved distinctly from seriously distorted ones, and notable improvements in bit‐error rates were acquired at a low pump power of 14 dBm.     

基于光纤环形镜的L-波段掺铒光纤放大器增益的提高

提出了一种基于光纤环形镜作为反射器的反射式L-波段掺铒光纤放大器(EDFA)结构。光纤环形镜不但可以反射后向放大自发辐射(ASE)作为二次抽运源，而且还可以反射信号，使信号得到二次放大。当抽运功率为115mW时。在1570～1605nm波长范围内，反射式L-波段掺铒光纤放大器的平坦小信号增益达到29．14dB，与前向抽运方式L-波段掺铒光纤放大器相比(保持平坦性不变)。增益提高了5．33dB。分别输入波长为1580nm和1600nm的信号，反射式L-波段掺铒光纤放大器的饱和输出功率为7．63和7．6dBm．与前向抽运方式L-波段掺铒光纤放大器相比分别提高了2．98和3dB。     

基于镀铜长周期FBG的波长可调谐环形光纤激光器

将采用化学镀铜膜技术封装的长周期光纤光栅（LPFG）串人环形腔中,设计了一种新颖的波长可调谐掺Er3＋光纤激光器（EDFL）。铜镀膜（化学涂镀）的LPFG在激光器环腔中用作带阻滤波器,利用恒电流源调节LPFG所处温度场,影响LPFG透射谱,改变激光器环形腔增益最高点,实现输出激光波长的可调谐。在LPFG环境温度调谐20...     

采用Sagnac反馈环的高效率宽带L-波段放大自发辐射源

采用掺铒光纤在L-波段的放大自发辐射(ASE)构成的宽带光信号源在光纤传感、器件测试等方面有着广泛的应用需求,而抽运转换是制作这种光源的关键技术之一.基于C-波段放大自发辐射对L-波段信号具有二次抽运作用的机理,在光纤的一端采用Sagnac反馈环将输出的C-波段放大自发辐射反馈回到掺铒光纤中,这些被反馈的C-波段放大自发辐射像注入的信号光一样消耗上能级粒子数而受到放大并沿光纤的同一方向传输,同时成为L-波段放大自发辐射的抽运源.由于Sagnac反馈环减少了泄漏的C-波段放大自发辐射功率,因而抽运转换效率大大提高.实验中,在不加平坦滤波器的情况下,在125 mW 980 nm抽运光输入时输出L-波段放大自发辐射宽谱功率达到14 dBm,抽运转换效率(PCE)达到20%,1 dB带宽达到31.1 nm(1568.9～1600 nm),获得了高转换效率且宽带平坦的L-波段放大自发辐射谱输出.     

双波长全光自动增益箝制EDFA实验研究

提出了结构新颖的光纤环镜(FLM)全光自动增益箝制(OAGC)方案,进行了相关实验.通过控制抽运功率,调节腔内损耗和FLM,在环路内实现了波长为1 533.20 nm和1 559.05 nm的双波长激光振荡.对工作在透射式和反射式2种状态下的FLM,进行了信号波长为1 540 nm和1 550 nm的增益钳制实验.对于1 540 nm信号,在输入功率小于-14.88 dBm的范围内,增益波动ΔG＜0.3 dB;对于1 550 nm信号,在输入功率小于-16.51 dBm的范围内 ,增益波动ΔG＜0.1 dB.实验结果显示,FLM采用透射和反射方式均能达到增益箝制目的,而且得到的信号输出特性几乎一致,表明了这两种方案的等效性.     

低功率抽运光纤参量振荡器的时钟提取抖动性能

采用两次光调制技术将非归零(NRZ)码数据转换成归零(RZ)码光信号后,利用光纤参量振荡器(FOPO)结构实现了较低光功率抽运下的参量波长转换和时钟提取功能。实验表明,对于波长转换间隔为1.6nm的10Gbit/s时钟提取,优化的输入抽运光功率范围是8～14dBm;当输入信号的幅度抖动和相位抖动分别大于2.28mV和3.5ps时,该时钟提取系统可实现抖动抑制功能,其输入/输出抖动转移曲线斜率约为0.29和0.16。