基于半导体光放大器四波混频效应的多种调制格式的波长转换实验

实验报道了利用半导体光放大器(SOA)的四波混频(FWM)效应实现多种码型的波长转换.其中对于非归零(NRZ)信号实现了从单信道到三信道的多波长转换.调制速率从10 Gb/s到40 Gb/s均实现多波长转换.对于归零(RZ)信号分别实现了20 Gb/s和40 Gb/s的RZ格式的波长转换和40 Gb/s的载波抑制归零(CSRZ)格式的波长转换,利用光纤布拉格光栅(FBG)作为带陷滤波器消除共轭光和抽运光之间的串扰.对于非归零差分相移键控(NRZ_DPSK)信号分别实现了20 Gb/s和40 Gb/s的波长转换,利用实验室自制的光纤延时干涉仪进行NRZ-DPSK信号的解调.基于FWM效应的转换光的输出消光比大于7 dB,转换后消光比退化约为3 dB.     

一种基于半导体光放大器马赫-曾德尔干涉仪的新型全光信头和净荷分离方案

提出一种新型的光分组信头净荷分离方案.利用一个非对称半导体光放大器马赫－曾德尔干涉仪提取出信头脉冲,然后再利用对称的SOA-MZIs构建异或门,完成信头脉冲和光分组脉冲在差分调制下的逻辑运算,提取出净荷脉冲.在50 Gb/s速率下,数值仿真表明提取出的信头和净荷信号的开关比均超过16 dB.此外通过更改参数设置.该方案还可以应用到不同速率,不同信头长度的信头净荷分离中.     

基于半导体光放大器结合延迟干涉仪的全光波长转换

研究了基于半导体光放大器(SOA)结合延迟干涉仪(DI)结构的伞光波长转换.分析了SOA-DI结构的工作原理和DI参数的作用,进行了10 Gb/s和40 Gb/s归零码全光波长转换实验研究.实验结果表明,基于SOA中交叉增益调制(XGM)效应实现的波长转换为反相转换,输出信号消光比较低.当工作速率较高时波长转换信号质量明显恶化.而SOA-DI结构可实现同相波长转换并可改善波长转换信号的消光比,从而改善单个SOA实现波长转换的性能并提高系统的工作速率,该结构还具有结构简单、可光子集成等优点.     

集成双波导半导体光放大器光开关实现波长转换的理论研究

建立了基于集成双波导半导体光放大器的光开关(ITG-SOA-Switch)的理论分析模型.与半导体光放大器(SOA)的特性相比较表明，由于ITG-SOA-Switch合并了多种物理效应，故其静态增益饱和曲线在饱和功率点附近具有大幅度陡峭下降的独特性质.理论分析和10 Gbit/s波长转换模拟结果显示，恰当地选择输入抽运光的功率范围，ITG-SOA-Switch波长转换器输出转换光的消光比特性较之输入抽运光会有显著的改善. 关键词： 波长转换 半导体光放大器 集成双波导半导体光放大器 光开关     

双波长数据包并行缓存

以半导体光放大器为非线性元件的双环耦合全光缓存器(DLOB)为基础,实现了速率为2.5 Gb/s双波长数据的并行缓存.不同波长光信号合成后的功率随机波动,导致由半导体光放大器交叉相位调制产生的相位差随机波动.在考虑吸收损耗的情况下,对常用的半导体光放大器增益特性曲线进行了修正并与实测值拟合,得到了更为准确的增益特性曲线.在此基础上进行了理论分析,提出了通过调节控制光功率到最佳点以便减小相位差波动的方法.     

基于半导体光放大器平行双抽运对OFDM光信号进行全光波长变换性能研究

研究了基于半导体光放大器平行双抽运对光正交频分复用信号进行全光波长变换的系统.信号光源经2Gb/s电信号直接调制后再和双抽运光耦合,经半导体光放大器后,由于四波混频效应而产生新的波长的信号光.实验结果显示,经半导体光放大器四波混频效应后,产生新的波长的信号光将携带OFDM信号且偏振不敏感,转换效率与双抽运光之间的波长间隔,抽运与信号光波长间距,信号光与泵浦光之间的偏振夹角等有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.     

新型结构可调谐全光波长转换器的理论与实验研究

可调谐波长转换器是智能化光网络中的关键光电子器件. 提出了一种基于半导体光放大器的环形激光器实现连续可调全光波长转换的方案，建立了该方案的理论模型. 理论计算和实际测定了不同条件下波长转换的输出特性，实验结果与理论计算基本符合. 实验中实现了40nm范围内连续可调、转换速率为2.5Gb/s的交叉增益调制型波长转换. 关键词： 可调谐波长转换 半导体光放大器 环形腔     

基于半导体光放大器平行双抽运对OFDM光信号进行全光波长变换性能研究

研究了基于半导体光放大器平行双抽运对光正交频分复用信号进行全光波长变换的系统.信号光源经2Gb/s电信号直接调制后再和双抽运光耦合,经半导体光放大器后,由于四波混频效应而产生新的波长的信号光.实验结果显示,经半导体光放大器四波混频效应后,产生新的波长的信号光将携带OFDM信号且偏振不敏感,转换效率与双抽运光之间的波长间隔,抽运与信号光波长间距,信号光与泵浦光之间的偏振夹角等有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.     

基于半导体光放大器的非归零信号时钟恢复

提出了一种基于半导体光放大器加窄带光纤光栅滤波器，将非归零信号转换为伪归零信号，再把伪归零信号注入到主动锁模环行腔激光器进行时钟提取的非归零信号时钟恢复方案.利用该方案实现了10 Gb/s伪随机非归零信号的全光时钟恢复，对工作原理和结果进行了分析和讨论.实验证明该方案具有结构简单，调整容易，输出波形好的特点.     

基于半导体光放大器交叉偏振调制效应实现正、反相波长变换

利用琼斯矩阵,对基于半导体光放大器中的交叉偏振调制效应实现全光波长变换进行了理论分析.结果表明,利用这种机制可以实现同相与反相波长变换.在实验上同时实现了10Gb/s归零信号的正相与反相波长变换,输出消光比分别达到了6.9 dB和8.1 dB.     

采用OFDM信号作为标记的光分组交换方案

以光正交频分复用信号作为光标记,利用两个不同波长的光载波分别经过强度调制,产生了10 Gb/sOOK光载荷和2.5 Gb/sOFDM光标记。测得了光分组信号经光纤传输前后接收载荷的眼图和标记的星座图以及误码率曲线,结果表明:经过40 km光纤传输后,载荷与标记的功率代价分别为1dB和0.5dB。     

NRZ码全光帧头识别器研究

提出了一种基于太赫兹非对称光解复用器结构的NRZ码全光帧头识别方案.通过注入辅助的连续光,解决了信号在SOA中的竞争,实现三态到两态的转换.对40 Gb/s信号的数值分析表明,这种方案可获得消光比为13.29 dB的判决识别信号输出.对非线性相移差偏离的影响进行了分析,结果表明如果限制非线性相移差的偏离小于0.1 rad,仍然可获得消光比13 dB以上的判决识别信号输出.对2.5 Gb/s帧头信号的判决实验表明,理论分析结果与实验相符.     

High-speed optical bit-pattern recognition employing fibre Bragg grating and Opto-VLSI processing

We propose a novel optical bit-pattern recognition employing an Opto-VLSI processor in conjunction with an array of fibre Bragg gratings (FBGs) with different Bragg wavelengths and a coherent-to-incoherent light converter. The FBG array slices the spectrum of the incoherent optical header and provides wavelength-dependent time delays, whereas the Opto-VLSI processor generates wavelength intensity profiles that match specific bit patterns. The recognition of 8-bit optical patterns is experimentally demonstrated at 2.2 Gb/s by showing that the correlator produces an autocorrelation waveform of high peak whenever the input bit pattern matches the wavelength intensity profile.     

40 Gb/s信号全光3R再生实验

提出一种新型40 Gb/s全光3R再生器方案。采用高精细度法布里-珀罗滤波器进行时钟提取。时钟提取前,通过高稳定光源对输入信号光波长变换实现信号光波长和法布里-珀罗滤波器梳状窗口对准;时钟提取后,接半导体光放大器(SOA)进一步消除时钟信号噪声。全光判决中,采用双半导体光放大器串联增大非线性性能,提高了判决门的响应速度。判决输出接窄带滤波器去除脉冲啁啾拖尾,减小码型效应。实验中,恶化40 Gb/s光脉冲信号通过全光3R再生器可以得到再生脉冲。输入恶化信号时间抖动大于5 ps,脉冲宽度大于16 ps,再生得到的信号时间抖动小于1.5 ps。再生信号相对于输入信噪比改善14 dB。连续稳定工作记录大于15 h。通过实验验证,这种全光3R再生器方案成功地实现了40 Gb/s信号的再生。     

光双二进制传输系统的性能研究

光双二进制信号的谱宽是传统二进制信号的一半,采用双二进制传输比二进制传输色散限制的中继距离可增加一倍.本文对采用传统光接收机的光双二进制传输系统用MATLAB进行了通信仿真.结果表明:在完全消光条件下,10 Gb/s双二进制信号在常规单模光纤上传输可达160 km,40 Gb/s双二进制信号在非零色散光纤上为30 km,均比二进制增加了一倍;详细考察了消光比对传输的影响,只有消光比大于25 dB时,双二进制相对于二进制传输的优越性才呈现出来.     

基于SOA-DI结构的OTDM分组网分组头提取技术

提出了一种基于SOA-DI结构在OTDM网中光分组信头提取的方案,该方案利用半导体光放大器（SOA）的增益饱和效应,通过DI结构干涉实现了2.5Gbit/s 全光信头和40Gbit/s净荷数据的OTDM光分组包信头提取,提取的光分组信头消光比可达16dB以上.给出了理论模型并进行了数值仿真,从理论上对输入脉冲能量和脉宽、SOA的饱和能量、SOA载流子寿命、SOA小信号增益以及DI干涉时延差等重要参量对光分组包信头提取质量的影响做了分析.该方案结构简单,易于集成.     

基于异步延迟采样的光通信性能监测方法

基于异步延迟采样和人工神经网络统计学习提出了一种光通信性能监测方法。通过对高速光信号进行异步延迟采样,获得信号二维幅度直方图,然后提取其中特征参数并对人工神经网络进行训练,最后以人工神经网络的预测输出实现对光信号损伤的监测。构建10 Gb/s非归零码开关键控,40 Gb/s光学双二进制码和归零码差分移相键控光通信仿真系统,并对光信噪比、色散和偏振模色散损伤进行监测。仿真结果表明,所提方法对被监测光信号的速率、码型调制格式透明,可同时准确监测多种并存的传输损伤,损伤参数监测误差小于5%。该方法具有电域处理带宽要求低、采样机制简单的特点,适用于分布式在线光性能监测。     

All optical logic NAND gate based on two-photon absorption in semiconductor optical amplifiers

We propose a new scheme to realize all optical logic NAND operating at high speeds up to 250 Gb/s utilizing the ultrafast phase response during two-photon absorption (TPA) process in semiconductor optical amplifiers (SOA). NAND gate is important because other Boolean logic elements and circuits can be realized using NAND gates as basic building blocks. Rate equations for semiconductor optical amplifiers (for input data signals with high intensity) configured in the form of a Mach-Zehnder interferometer have been solved. The input intensities are high enough so that the two-photon induced phase change is larger than the regular gain induced phase change. The performance of this scheme is analyzed by calculating the quality factor of the resulting data streams. The results show that both AND and NAND operations at 250 Gb/s with good signal to noise ratio are feasible.