基于串联哑铃型微环谐振腔的二维相干光码分多址编解码器

利用微环谐振腔阵列进行光码分多址编解码过程中,微环谐振腔反射谱的自由频谱宽度(FSR)范围制约该系统用户容量的提升.本文提出了一种新型的基于游标效应的串联哑铃型微环谐振腔光编解码器.利用Matlab建立了半径分别为40μm-30μm-40μm的哑铃型微环谐振腔光编解码器模型.详细分析了光反射谱伪模抑制与耦合系数的关系,研究了耦合系数、码片速率对串联哑铃型微环谐振腔光编解码器性能的影响.结果表明,与半径分别为40μm-40μm-40μm的传统串联微环谐振腔编解码器相比,哑铃型微腔编解码器FSR值扩大了4倍.理想情况下,用户容量可呈指数增长.同时,互相关峰值比(P/W)与自相关峰值旁瓣比(P/C)分别提高了约33%和8%.     

基于耦合双环阵列的二维相干光码分多址编解码器

可集成、易调谐的光编解码器是光码分多址(OCDMA)系统集成化的关键模块之一。基于耦合双环阵列提出了一种新型的光编解码器。该编解码器通过调谐双环下载端反射波长以及集成于总线的相移器的相位,实现了OCDMA系统的二维相干编解码。基于耦合模理论,建立了耦合双环阵列的传输矩阵方程。用于编解码器的双环半径分别为50μm和48μm,阵列中四组双环的反射中心波长分别为1535,1535.2,1535.4,1535.6nm,信道宽度为17GHz,反射谱3dB带宽约为0.14nm,信号基本上不会出现干扰,保证了用户发送和接收信号的准确性。相应的自相关峰值旁瓣比(P/W)约为5,互相关峰值比(P/C)约为7,可以容纳用户数为96个。     

微环谐振腔集成波导光延时线研究

从波导微环谐振腔的光场传输函数出发,推导出其延时响应函数,分析了微环波导损耗对其延时响应特性的影响,发现应用于光学相控阵天线系统的微环谐振腔光延时线必须工作于过耦合状态,即耦合系数κ与微环波导损耗因子γ应满足关系式κ(1-γ)。以延时抖动品质因子ε为判据,建立了微环谐振腔光延时线的优化设计方法,获得了目标延时为0.6 ns,延时带宽为2 GHz,延时抖动品质因子小于1×10~(-3)ns~2的四环级联波导微环谐振腔光延时线的优化结构参数。     

微环耦合谐振光波导中的色散控制模型与数值仿真

本文利用传输矩阵法得到了微环耦合谐振光波导的色散关系,讨论了耦合损耗、传输损耗及耦合系数对微环耦合谐振光波导色散的影响,改变耦合损耗、传输损耗及耦合系数可控制其色散曲线的形状、位置、以及带宽,色散曲线的变化及控制对微环耦合谐振光波导在滤波、光信号延迟及缓存等方面的应用有重要意义. 关键词： 光波导 微环光波导 传输矩阵法     

传输矩阵法分析微环谐振器阵列传输特性

微环谐振器可用作未来高密度、超大规模集成光路的基本构件,其重要发展方向之一是多环化、阵列化,微环谐振器阵列近来成为研究的热点。基于定向耦合器、环形谐振腔、直波导腔的基本单元传输矩阵,建立了用于分析微环谐振器阵列传输特性的传输矩阵模型。讨论了列间距对传输特性的影响,并数值模拟了不同尺度的奇数行和偶数行情况下谐振器阵列的传输特性。结合此传输矩阵模型,讨论了通过改变微环谐振器阵列的尺度以及耦合系数以实现滤波特性改善的方案。最后数值研究了最小尺度微环谐振器阵列传输特性与腔间耦合系数的关系。     

损耗对串联双微环谐振器滤波特性的影响

对存在光损耗的串联双微环谐振器的滤波特性进行了研究.在理想耦合条件下,当环间耦合系数确定时,分析了光损耗的大小对主谐振峰的透过率、带宽、形状因子,以及伪模峰值透射率的影响,揭示了光损耗对滤波特性影响的规律.分析结果表明:主谐振峰和伪模的透射率随损耗的增大而下降,环与直波导间的耦合系数随损耗的增大而变小,而带宽和形状因子无明显变化|有损耗时环与直波导间的耦合系数不能过大也不能过小.     

损耗对串联双微环谐振器滤波特性的影响

对存在光损耗的串联双微环谐振器的滤波特性进行了研究.在理想耦合条件下,当环间耦合系数确定时,分析了光损耗的大小对主谐振峰的透过率、带宽、形状因子,以及伪模峰值透射率的影响,揭示了光损耗对滤波特性影响的规律.分析结果表明:主谐振峰和伪模的透射率随损耗的增大而下降,环与直波导间的耦合系数随损耗的增大而变小,而带宽和形状因子...     

基于Add-drop型微环谐振腔的硅基高速电光调制器设计

相比于传统的All-pass型微环谐振腔硅基电光调制器, Add-drop型微环谐振腔可提供更多的设计自由度, 使调制器在不改变杂质掺杂浓度的情况下就能在调制带宽和消光比性能上获得均衡考虑. 本文设计了基于Add-drop型微环谐振腔的高速、且在低调制电压下实现大消光比的硅基电光调制器, 所用微环谐振腔的半径仅仅为20 μm. 重点分析了直波导与微环谐振腔的耦合对调制器性能的影响, 发现较小的Drop端耦合系数有利于消光比的提高, 但是不能同时达到最佳的调制带宽, 因此设计上存在一个带宽和消光比性能上的折中考虑. 根据优化设计的结果进行了实际器件的制作和测试. 静态光谱测试表明, 在3 V反向偏置电压的作用下, 调制器的消光比最大可达12 dB. 动态电光响应测试中, 在仅仅1.2 V的信号幅值电压下测得了8 Gbps数据传输速率的清晰眼图. 关键词： 电光调制器 绝缘体上的硅 微环谐振腔 载流子色散效应     

平面环形谐振腔微光学陀螺结构设计与优化

提出具有高群有效折射率的双环级联作为核心元件的谐振式平面光波导陀螺结构, 基于光学Sagnac原理得到了双微环耦合谐振式光学陀螺理论灵敏度与群有效折射率的一般表达式和双环与单环陀螺系统的灵敏度关系, 并由耦合模理论方法得到了双环系统耦合器的两个透射系数对应的群有效折射率变化情况. 在环腔半径R₁=R₂=100 μm、环腔传输损耗系数t₁=t₂=0.95的情况下, 针对环与环之间耦合器和环与波导之间耦合器透射系数对群有效折射率的不同影响, 得到了最大群有效折射率的产生条件. 采用文中参数(R=100 μm, t=0.95)计算的单环谐振式陀螺灵敏度为(10⁴-10⁵)°/h, 而双环级联谐振系统理论灵敏度能够达到10 °/h. 该研究对微环耦合谐振腔在角速度检测上的应用有重要的意义.     

网格结构微环谐振电光开关阵列的特性分析

设计了由N+1条水平通道、N条竖直通道和2 N个微环构成的电光开关阵列器件,并对其传输特性进行了分析.通过在列微环上加载不同的工作电压,实现相应通道的开关功能.以5×4通道8微环结构为例,取波导芯的宽度与厚度均为1.5μm,波导芯与电极之间的限制层厚度为2.0μm,电极厚度为0.05μm,微环与通道之间的耦合距离为0.1μm.当开关电压为8V时,该器件的插入损耗在2.79～4.31dB范围内,串扰在-20dB以下,消光比在12.5dB以上.     

脉宽对光码分多址编解码器性能的影响

光码分多址系统中,光编解码是影响系统性能的关键因素之一。给出了低折射率相移超结构光纤光栅(SSFBG)光码分多址编解码器的数学模型,采用自相关峰旁瓣比(P/W)、自互相关峰比(P/C)两个参量作为衡量编解码器性能的主要指标,仿真研究了不同脉宽及不同光栅(码片)长度条件下超结构光纤光栅编解码器的性能,得到了编解码器的P/W、P/C随输入脉冲宽度及编解码器长度的变化曲线。从对编解码器性能仿真分析的结果可以看出,当光源脉宽与编解码器的长度满足一定的匹配条件时,可获得较理想编解码效果,即可以根据输入脉冲的宽度来选择长度合适的编解码器,从而获得较好的系统的性能。     

自由光谱范围加倍的单微环谐振滤波器

基于两点耦合和光波干涉控制相移思想提出U型波导耦合单微环的谐振滤波器结构。利用传输矩阵法推导了此结构的数学模型,采用Matlab模拟了输出端口谱线形状。当微环与U型波导的两个耦合点之间的距离为微环周长的整数倍时,此新型微环谐振滤波器比传统的双直波导耦合单微环滤波器的自由光谱范围增加1倍。针对该结构参数,同时讨论了耦合系数对输出谱线的影响,得出当耦合系数为0.018时,输出谱线具有最佳的消光比,同时保持窄的带宽和高的品质因子。     

一种基于金刚石多层波导结构微环谐振器的仿真分析

提出了一种以金刚石新型材料为芯层的单微环谐振器模型.谐振器的纵切面采用五层脊形波导结构,中间一层设定为金刚石,上下两侧分别是SiO_2和As_2S_3,即As_2S_3-SiO_2-金刚石-SiO_2-As_2S_3.设置操作波长为1550 nm,依据耦合膜理论和微环谐振理论,利用Comsol软件仿真模拟了单直波导纵切面、直波导和环形波导耦合区的纵切面以及微环在谐振波长为1543 nm时的场强分布,及直波导和环形波导耦合区间距改变时微环的场强分布和传输特性.在此基础上,依据传输矩阵法讨论了微环的品质因数、耦合系数变化对输出光谱的影响,并对微环损耗进行了讨论.结果表明:以金刚石为芯层的微环谐振器具有良好的光学特性,本结构在谐振波长为1543 nm时谐振峰值达到了-12 dB以上,品质因数达到了1.54×10~5,在耦合系数为0.01时,自由光谱范围约为40 nm.     

基于超结构光纤光栅的正交四相光码分多址编/解码器

正交四相序列编码相比于二相序列具有更大的码字容量和更好的互相关特性,因此更适用于光码分多址(OCDMA)无源光接入网.提出并实现了一种基于超结构光纤光栅的正交四相光码分多址编/解码器.该编/解码器采用A族四相序列作为地址码,在制作的过程中仅需一个均匀相位掩模板即可实现编码功能,并且在性能上与传统工艺制作的编码器相当.为了与不同波长信道相匹配,提出了变信道编码技术,仿真结果表明采用该技术的编码器具有更高频谱效率,因此得到更好的编/解码性能.对一个码长63,长度4.1 cm的正交四相编/解码器进行了信息速率为2.5 Gb/s.码片速率为156 Gchip/s的编/解码实验,取得了较好的编/解码效果.     

Programmable all-fiber structured waveshaper based on linearly chirped fiber Bragg grating and digital thermal controller

We proposed and experimentally demonstrated an all-fiber structured programmable optical bandpass filter (waveshaper) based on a linearly chirped fiber Bragg grating and a digital-controlled thermal array. The key parameters of this filter such as the number of transmission channels, passing bandwidth per channel, central wavelength as well as the channel spacing can be reconfigured independently and flexibly by a program-controlled circuit. We have achieved in experiments the tunable passing bandwidth ranging from < 0.04 to 1.55 nm, adjustable central wavelength ranging from 1,547.16 to 1,558.64 nm, and a minimum wavelength spacing of 0.91 nm. The insertion loss of the whole device and the sideband rejection ratio are about 1.76 and 28 dB, respectively.     

Investigation of wavelength division multiplexing ring network topology to enhance the system capacity

In this paper, we have investigated the wavelength division multiplexed (WDM) system using ring network topology. This network is used to increase the capacity with eight optical add/drop multiplexers (OADMs) by using dispersion compensating fiber and semiconductor optical amplifier (SOA) to achieve a distance up to 1600 km. It is observed that network shows the acceptable results at 15 Gbps data rate with 100 GHz channel spacing. The OADM nodes are also varied to investigate the network performance in the term of BER and Q-factor.     

一种基于全息光处理器的可调光编码/解码器设计

提出了一种基于全息光处理器的可调光编码-解码器的实现方案.这种新结构的可调光编码/解码器减小了硬件实现的复杂性,降低了成本和功耗,便于集成.     

涡轮叶片前缘阵列冲击冷却流动及传热特性数值研究

本文采用SST湍流模型模拟了类前缘通道内蒸汽射流阵列冲击冷却的流动与传热特性,分析了雷诺数(Re=10000~50000)、孔径比(d/H=0.5~0.9)和孔间距比(S/H=2~6)对流动及传热性能的影响规律,得到了相应的传热和摩擦关联式。结果表明:在不同雷诺数下,d/H从0.5到0.9变化时,通道压力损失系数降低了76%~79%,靶面平均努塞尔数降低了45%~49%;S/H从2增至6时,通道压力损失系数增加了1.64~1.92倍,靶面平均努塞尔数增加了54%~64%;增大d/H、减小S/H可有效提高类前缘通道蒸汽冲击冷却的综合热力系数。本文研究结果可为未来先进燃气轮机高温涡轮叶片蒸汽冷却结构的设计提供参考和借鉴。     

基于超结构光纤光栅的全光编解码性能分析

分析了光码分多址(OCDMA)系统中超结构光纤光栅(SSFBG)编解码器的相关特性, 考虑了输入脉冲宽度、SSFBG编解码光栅之间的波长偏移以及光栅的折射率调制振幅对全光编解码性能的影响。结果表明, 随着输入脉冲宽度和编解码光栅之间的波长偏移量的增加, 自相关峰值旁瓣比和自互相关峰值比下降, 即编解码性能出现下降; 编解码器的插入损耗和相关性能间存在矛盾, 需要折中考虑SSFBG折射率调制振幅的选取。建立了基于SSFBG编解码器的时域相位编码OCDMA系统的数学模型, 考虑了差拍噪声、多址干扰、接收机噪声以及接收机的带宽限制对系统性能的影响, 采用全光阈值技术和turbo编码来提高相干扩时OCDMA的系统性能。     

Investigation on modified FWM suppression methods in DWDM optical communication system

The focus of this paper is to investigate the methods for Four Wave Mixing (FWM) suppression. Modified techniques equal and unequal-channel spacing with polarization, equal channel spacing with alternate channel delay, optical coupling and varied laser power have been proposed to reduce the impact of FWM on Dense Wave Length Division Multiplexing (DWDM) optical communication system. Further the comparison of reduction of FWM for existing and proposed techniques has been discussed by varying the dispersion of fiber from 0 to 16 ps/nm/km. It has been observed that the suggested techniques are simpler to design optical communication system and superior to the existing methods.