改进型SOA-MZI全光异或门的加解密仿真研究

全光加密技术是解决目前光纤通信网的加解密速率瓶颈及物理层潜在的安全威胁的有力保证。针对现有全光异或加解密方案工作速率普遍较低的问题,在传统的SOA-MZI型全光异或门的基础上,利用两段色散互补的G.655单模光纤,并结合一个相位偏移器设计了一种改进型SOA-MZI全光异或方案,以该改进方案作为全光安全处理器在OptiSystem7.0仿真平台上搭建新的全光异或加解密方案,对输入信号比特速率分别为10Gb/s和40Gb/s的加解密方案进行了仿真实验验证。结果表明:基于改进型SOA-MIZ全光异或门的加解密方案可将全光异或加解密速率提高到40Gb/s,并且解密恢复出的明文数据的消光比约可以达到20dB,最大Q值约为25.7,加解密过程不会对通信系统引入额外误码。     

基于MZI结构和级联SOA的宽相位容限全光异或门

传统使用半导体光放大器(SOA)中交叉相位调制( XPM)效应构成全光逻辑异或(XOR)门的方案,由 于受到单个SOA中XPM效应自身原理的限制,需要精确的相位控制。本文提出了一种基于马赫 -增德尔干 涉仪(MZI)和级联SOA中XPM效应实现全光逻辑异或门的新方案。本文方案使用对称的MZI结构 ,在两臂 上分别放置两个级联的SOA,通过对时钟光的相位调制,达到对两级输入信号光进行XOR运算 的目的。在 40Gbit/s下的仿真结果表明,本方案易于调节,只需要两束输入信 号光以相反比例分光,即可对其进行异或 逻辑运算,在放宽了分光比取值范围的同时,也降低了对XPM效应中相位控制的要求,实现 了宽相位容 限的全光逻辑XOR门。研究了时钟光功率和输入信号分光比对逻辑运算结果的影响,发 现输入信号分 光比的不同步变化对输出信号质量的影响较为明显。对提高方案速率的方法进行了讨 论。     

基于光相位信号延时自相干的相位信息高速实时取样系统

提出了一种基于光相位信号自相干的高速光相位实时取样方案。利用时延为10ps的延时干涉仪(DI),将待测光信号的相位信息转换为强度信息;再在高非线性光纤(HNLF)中,利用四波混频(FWM)效应对强度信号进行取样。在接收端,利用不同中心波长的光滤波器(OBPF)即可滤出不同时间点的取样信号,从而在光域同时完成高速光相位信息的实时取样和取样信号的串-并转换。本文方案具有成本低、对测信号码率和波长不敏感的优点。实验中,对9GHz正弦调制以及10Gb/s非归零码调制的光相位信号实现了100G/s的高速实时取样系统,并转换为10路10G/s取样信号输出,最终恢复取样光信号的相位波形。     

一种多波长信号全光加密系统方案

为了能够同时对多波长信号进行加密操作,两路相干光信号进行直接干涉前,通过对其中一路光信号进行Pi相移,Pi相移后两路信号的干涉结果即为两信号异或(XOR)逻辑结果。基于此原理,提出一种应用于波分复用(WDM)系统,能够同时对多波长复用信号进行XOR加密的方案。方案通过直接电光调制得到不同波长相干光信号与光密钥,且通过相移单元同时对多波长光密钥进行Pi相移,相移后相同波长的光密钥与光信号的耦合干涉输出便是对光信号的XOR加密结果,并输出多波长复用的加密信号。通过8×10Gbit/ps的WDM信号的加密仿真得到该方案加密输出误码率(EBR)为0,Q因子为164,证实了方案的可行性与有效性。分析了脉冲占空比对加密输出信号Q因子的影响。通过理论与仿真分析了输入归零码信号占空比对加密信号质量的影响得出,当信号占空比小于0.43时,加密输出信号Q因子能够稳定在164左右。     

基于量子点半导体光放大器的全光逻辑或门研究

利用量子点半导体光放大器的超快增益恢复特性和交叉增益调制效应,建立了基于量子点半导体光放大器的对称型马赫-曾德尔干涉仪模型,数值实现了对160Gb/s归零码信号的全光逻辑或门运算,并分析了多种系统参数对输出性能的影响。结果表明:一方面,增大注入电流、有源区长度和输入信号光功率均可以提高或门输出信号的Q因子;另一方面,载流子从润湿层到激发态的弛豫时间变短以及较小的线宽增强因子和限制因子也有利于获得较高的Q因子。此外,存在一个最佳的输入信号脉冲宽度使得Q因子的值最大。因此,通过合理优化这些参数值可以大大提高逻辑或门的性能。     

在微结构光纤中实现四进制向二进制的全光转换

提出并实验了一种基于高非线性色散平坦微结构光纤的四进制光信号向二进制光信号的全光转换方案。由于自相位调制(SPM)效应,不同峰值功率的ps光脉冲经过微结构光纤传输后可获得不同展宽程度的输出频谱。基于以上原理,通过滤波可将1路10Gb/s的四进制信号转化成3路不同波长的10Gb/s二进制信号,再将3路信号进行适当的时延和衰减,最后耦合成为1路20Gb/s的二进制信号,实验获得的转换信号消光比达到3.2dB。     

一种新的光反转归零码-差分正交相移键控调制方案

提出一种新的光反转归零码-差分正交相移键控(IRZ-DQPSK)调制方案,该方案所产生的IRZ信号相位连续,易于与相位调制信号相结合,占空比和消光比均可调。并仿真分析了单信道40 Gb/s长距离传输时,自相位调制(SPM)对幅移键控-差分正交相移键控(ASK-DQPSK)与IRZ-DQPSK两种信号的影响。结果表明,40 Gb/s长距离传输时,IRZ-DQPSK具有更好的抗SPM性能。     

基于高精细度F-P滤波器的40Gb/s全光时钟提取

提出了一种基于高精细度Fabry-Perot(F-P)滤波器的全光时钟提取方案,并进行了实验验证。为了实现对信号波长无关的特性,系统利用光纤中交叉相位调制(XPM)效应对输入信号进行正码波长变换,使变换后的波长始终与F-P滤波器的透射峰精确对准。采用精细度为1 012的高精细度F-P滤波器提取时钟,并利用半导体光放大器(SDA)的自增益调制(SGM)效应进一步抑制时钟信号的低频噪声,保证了高质量的时钟输出。实验中,利用这种装置对40 Gb/s归零(RZ)码信号进行了时钟提取,得到了抖动为285 fs的高质量40 GHz时钟信号,验证了方案的可行性。     

相位调制器实现光标记交换的新方案

提出了一种利用相位调制器实现一阶边带抑制的光标记交换(OLS)技术的新方案,在中心载波和其余生成的多个副边带分别进行强度调制,实验产生10Gb/s非归零(NRZ)光载荷和2.5Gb/s垂直频分复用(OFDM)光标记信号,并分别在单模光纤中传输了50km。分析了基本原理,进而建立了一简单的系统理论模型,最后通过仿真和实验相结合的方法验证了方案的可行性。     

SOA-MZI-XPM型AOWC输出特性研究

为改善SOA-MZI-XPM型AOWC的性能,对影响AOWC输出特性的因素进行深入研究,其中重点对输入信号功率、光信号的偏振态和光耦合器的耦合系数三个因素的影响进行讨论。在信号速率为10Gb/s的波长转换实验中,采用合适的光信号输入功率和合理的偏振控制,消除了输出信号中的杂散频率,使输出信号的Q因子有了较大提高,改善了波长转换器的转换特性。     

基于HNLF的全光二进制相位编码微波信号调制研究

在高度非线性光纤中,基于交叉极化调制效应提出了一种新的全光方案,生成一个二进制相位编码的微波信号,该信号载波频率可以广泛调谐。通过实验生成了载波频率20GHz时编码率为5Gb/s、载波频率30GHz时编码率为7.5Gb/s的两个二进制相位编码的微波信号。最后对该系统的脉冲压缩能力进行了评估,测量结果与理论分析相符。     

利用光子晶体光纤XPM效应实现40 Gb/s全光3R中的再整形

研究了一种通过交叉相位调制(XPM)效应实现40 Gb/s信号全光3R再整形的方案,方案的核心是一个用超高非线性光子晶体光纤作为其中一臂的马赫-曾德仪,通过计算并调节这一臂的光子晶体光纤的长度,可以利用XPM效应使通过此臂的信号光产生π的非线性相移,所得光与另外一臂的光信号相干涉,实现对受噪声污染和色散影响信号净化和整形的作用.并用Optisystem对其进行了仿真实验.     

差分相移键控的非归零到归零格式转换研究

提出了一种全新的基于相位-强度混合调制和色散补偿的光差分相移键控(DPSK)信号的非归零(NRZ)到归零(RZ)格式转换器,理论分析了转换器参数对转换的影响,数值研究了恶化条件下的10 Gb/s的NRZ-DPSK到RZ-DPSK的格式转换。实验展示了10 Gb/s的DPSK信号格式转换及解调后的误码性能。计算结果表明,通过设计转换器参数可获得低占空比RZ-DPSK信号,且转换后信号质量较高。实验结果表明格式转换功率代价较低,转换后RZ-DPSK信号时间抖动较原NRZ-DPSK信号减小。该格式转换器还适合光四相差分相移键控(DQPSK)的非归零到归零格式转换及多波长操作。     

光纤传输系统中基于相位预调制的信号整型

利用相位预调制技术解决高速长距离光纤传输系统中面临的接收灵敏度降低和色散容限问题。通过在发射端对非归零(NRZ)的光信号进行比特同步相位预调制,使非归零码在传输过程中得到波形重整,演变为归零(RZ)的波形,从而提高眼图开启度。实验观测了普通非归零码和相位预调制的非归零码在不同相位调制深度和色散下的光谱、眼图和功率代价。10Gb/s的传输结果表明,链路色散绝对值小于1000ps/nm时,施加相位预调制的非归零信号功率代价小于1dB,比普通非归零信号具有更高的接收灵敏度和更低的色散功率代价。因此,基于相位预调制的信号整型技术可减轻系统对光信噪比和色散管理的要求,延长传输距离。     

基于硫系光纤交叉相位调制的波长转换研究

全光波长转换器(AOWC)是全光通信网络的关 键器件,它是实现光波长路由的必要手段。本文提出了一种 基于硫系光纤交叉相位调制的波长转换方案。将信号光和探测光同时输入普通硫系光纤产生 XPM,然后用光带通滤波器(BPF) 滤得转换光的单个边带,从而实现相位-强度转换,还原出数字信号。本文详细分析了系统 的工作原理,并通过仿真,验证了 方案的可行性。该方案只需1m长度的光纤就能产生显著的XPM,对输入光信号峰值功率的要 求低,信号光可由40 Gb/s的归 零码数字信号驱动MZM调制获得,而不需要特殊的高功率超短脉冲激光。波长在1550 nm处的转换光信号眼图性能良好, 与原始信号相比,只有大约1dB的功率代价。该系统的波长转换的距离可达25 nm。该方案实现简单,不需要因为色散对硫 系光纤做特殊处理,适合于高速光传输系统,具有极大的应用前景。     

超低相噪光电振荡器及其频率综合技术研究

该文提出一种基于级联相位调制器的注入锁定光电振荡器及其频率综合系统。该文提出的光电振荡器利用相位调制实现调制器输出光谱展宽并保持光纤中传播功率恒定,降低光纤非线性效应引入的强度噪声。采用双输出MZI级联平衡探测器的结构完成相位调制到强度调制的转化,提高系统的信噪比,实现频率为9.9999914 GHz、边模抑制比大于85 dB、10 kHz频偏相位噪声为–153.1 dBc/Hz的超低相位噪声信号输出。此外,还基于所提出的超低相位噪声光电振荡器构建了宽带、高性能频率综合系统。联合DDS和PLL的混合锁相技术,所提出频率综合器的输出频率成功覆盖5.9～12.9 GHz,相位噪声达到–130 dBc/Hz@10 kHz,杂散抑制比优于65 dB,跳频时间小于1.48 μs。      

采用再调制技术的WDM-PON性能研究

对传统波分复用无源光网络(WDM-PON)进行了改进,设计并仿真了2.5Gb/s的再调制系统,系统分别采用反射式半导体光放大器(RSOA)和直接调制两种再调制方案.并在系统中对归零(RZ)和非归零(NRZ)DPSK调制格式的下行信号进行比较,仿真结果表明:这两种调制格式都能满足低误码WDM-PON的要求,在相同的输入功率下,RZ-DPSK的性能指标比NRZ-DPSK要好.     

基于MZM的再调制单纤双向高速WDM-PON

研究了采用MZM实现再调制的高速WDM-PON方案,通过在Optisystem8.0仿真软件中搭建网络,对基于RSOA和MZM的两种单纤双向再调制WDM-PON进行了比较研究,仿真分析1.25Gb/s、2.5Gb/s和10Gb/s双向对称速率的上行传输性能,证明了基于RSOA的WDM-PON可实现低速远距离传输,而MZM再调制方式则更适合于高速短距离传输应用.     

Sagnac光纤水听器锯齿波相位偏置技术

提出了Sagnac光纤水听器锯齿波主动相位偏置方案,分析了锯齿波2π复位误差对系统性能的影响。采用频率为94.05kHz,复位电压为10.84V的锯齿波对信号进行调制,将系统偏置在π/2附近。为抑制2π复位误差的影响,采用与锯齿波同步的脉冲信号控制模/数(A/D)转换器定时采样,采样结果就是所需的声音信号。实验表明,该系统在10kHz频率响应处信号幅度平均值为0.067rad,方差为3.08×10-5rad,信号幅度相对变化仅为0.046%,系统相位偏置十分稳定。     

准线性光传输系统色散管理方案的研究

推导了准线性光传输系统中受信道内四波混频、信道内交叉相位调制等信道内非线性效应影响的非线性传输方程,搭建了可构成多种色散管理方案的仿真传输链路,对10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s、160Gb/s等四种不同速率的准线性光传输系统的色散管理方案进行了数值分析,分析了幅度抖动与定时抖动的关系,幅度抖动与系统Q值的关系,以及脉冲初始功率与系统Q值的关系。首次得到了单信道准线性光传输系统的最优色散管理方案与系统传输速率相关,并且随着系统传输速率的增加,前色散补偿部分的比例应逐步减少、后色散补偿部分的比例应逐渐增加并可量化的结论。