一、A Low Noise L-band Dispersion-Compensating Hybrid Fiber Amplifier with 1500 nm Raman Pumping(论文文献综述)
穆宽林[1](2021)在《光纤时频同步系统的中继放大研究》文中认为精密的时间和频率信号稳定度的提高不仅推动着精密实验测量、基本物理规律验证等这类基础科学研究的发展,而且时频同步技术的进步对于深空探测、卫星导航定位等诸多国防、工业生产也具有重大意义。光纤链路具有良好的抗电磁干扰能力以及稳定对称的双向传播路径和传播时延,故基于光纤链路的时频同步系统相比于传统的基于卫星网络的时频同步系统能够取得更高的信号传输稳定度,而成为时频同步技术新的发展方向。作为光纤时频同步系统中不可缺少的一部分,光放大器用于补偿时间和频率信号沿光纤传输过程中的功率损耗,是实现长距离的光纤时频同步系统的关键。故需要根据光纤时频同步系统的双向传输特性设计拥有高增益、低噪声的中继放大系统,用以延长时间和频率信号的传输距离,降低放大器噪声对时间和频率信号稳定度的影响。另外,还需要结合放大器的具体结构对影响系统稳定度的各类噪声进行分类研究,以便指明提升时间频率信号稳定度的方向。本论文内容以可用于光纤时频同步系统的掺铒光纤放大器(Erbium-Doped Fiber Amplifier:EDFA)、光纤拉曼放大器(Fiber Raman Amplifier:FRA)以及光纤布里渊放大器(Fiber Brillouin Amplifier:FBA)为研究对象,重点研究如何提高放大器增益和降低放大器噪声,以及各类放大器引入的噪声对光纤时频同步系统传输信号稳定度的影响。论文的主要创新点总结如下:一、用于光纤时频同步的EDFA研究EDFA 引入的放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission:ASE)噪声会降低光纤时频同步系统中传输信号的稳定度。本文从物理机制上对基于高隔离度双向掺铒光纤放大器(Bidirectional Erbium-doped Fiber Amplifier:Bi-EDFA)的光纤时频同步系统中的噪声进行了理论研究。研究表明由于放大器的高隔离度设计,链路中的瑞利散射噪声被抑制,但高隔离度Bi-EDFA产生的ASE噪声以及由其带来的传输链路双向非对称性会降低系统所传输的时频信号的稳定度。本文还对激光器和探测器引入的强度噪声以及由激光器中心波长抖动和环境温度变化带来的传输时延抖动进行了研究。研究结果表明基于高隔离度Bi-EDFA的光纤时频同步系统的短期稳定度主要受限于放大器的ASE噪声和激光器中心波长抖动,长期稳定度受限于温度变化带来的时延抖动以及Bi-EDFA引起的传输链路双向非对称性。这些理论成果有助于从物理机制上理解各独立器件对传输的时频信号稳定度的影响,衡量器件引入的噪声大小,为提升系统稳定度指明了方向。为降低EDFA中ASE噪声对时频同步系统稳定度的影响,本文提出了一种改进型Dual-stage Single-pass的EDFA结构,使用两个波分复用器在原Dual-stage Single-pass结构EDFA中的两段掺铒光纤之间为未消耗的泵浦光搭建了传输通道,达到了降低放大器噪声指数(Noise Figure:NF)的效果。并基于该改进型结构设计了一款适合于光纤时频同步系统的高增益、低噪声Bi-EDFA中继系统。实测EDFA的噪声指数从改进前的约4.3 dB降低到了改进后的约3.2 dB。二、用于光纤时频同步的FRA/EDFA混合双向放大器研究为了进一步降低放大器噪声对时频同步系统稳定度的影响,本文设计了一款适合于光纤时频同步系统并且等效NF可达到0 dB以下的FRA/EDFA混合双向放大器。该混合放大器结合了 FRA的低噪声和EDFA的高增益特性。实验证明使用FRA/EDFA混合放大器的时频同步系统比单独使用EDFA的时频同步系统能够获得更高的传输稳定度。实测使用EDFA的自由运转的频率传递系统的频率信号秒稳为3.0905× 10-13/1 s,而使用EDFA+FRA和FRA+EDFA混合放大的频率信号秒稳分别为2.0248× 10-13/1 s和1.9678×10-13/1 s。三、用于光纤时频同步的FBA研究FBA的增益带宽窄,由其引入到光纤时频同步系统内的放大自发布里渊散射(Amplified Spontaneous Brillouin scattering:ABS)噪声功率低。但FBA的信号光增益效率依赖于泵浦光和信号光的相对偏振态,并且光纤的随机双折射效应会降低信号光增益并造成输出信号光光功率抖动。为了保证FBA能够获得最大的信号增益和最低的ABS噪声功率。本文从FBA中信号光放大和ABS噪声产生的原理出发,在斯托克斯空间,给出了计算信号光功率和ABS噪声功率的修正矢量功率耦合方程组。研究结果表明,当泵浦光偏振态和信号偏振态相互平行时,能够获得最大的输出信号光功率和最低的ABS噪声;改变泵浦光和信号光相对偏振态,随着信号光输出功率的降低,ABS噪声功率逐渐增大,但二者的总和基本不变;当信号光与泵浦光的偏振态越接近时,通过增加信号光输入功率能够起到更好的抑制ABS噪声的效果。为了抑制光纤中随机双折射效应带来的FBA输出信号光增益降低和功率抖动问题。本文设计了一款基于正交双泵浦的FBA,理论和实验研究表明基于该正交双泵浦的FBA能够克服光纤随机双折射效应带来的信号光增益降低和输出光功率抖动问题,使任意偏振态的信号光都能够获得稳定的高增益且无需调整其入射偏振态。实验测试结果表明,相较于单泵浦的FBA,该正交双泵浦FBA的信号光最大增益提高了 3.74 dB且不同偏振态信号光的增益差从9 dB降低为2.7 dB。理想状态下,这种基于正交双泵浦的FBA模型可以使不同偏振态信号光的增益差减小到零且输出信号光功率无抖动。综上所述,本文针对光纤时频同步系统中传输信号的功率补偿问题,从原理上系统深入地研究了 EDFA、FRA和FBA三种光放大器中信号放大和噪声生成过程。给出了提高放大器增益和降低放大器噪声的方案,研究了放大器及系统中其它设备引入的噪声对光纤时频同步系统所传输信号稳定度的影响。本文的研究成果有助于实现高稳定度的长距离光纤时频信号传输。
张裕生[2](2020)在《被动锁模光纤激光超快瞬时动力学理论与实验研究》文中提出被动锁模超快光纤激光器具有体积小、能量大、波长范围广等特点,近几十年来广泛应用于生物成像、光通信、光谱学等领域。作为耗散系统,它也为孤子特性的分析提供了优良的研究平台。基于这种耗散特性,光纤激光中的孤子脉冲在一定条件下会演化成新的孤子态或表现出复杂的非线性动力学演化过程。由于受到探测器带宽或响应速度的限制,在实验上实时观测被动锁模光纤激光中超快瞬时动力学演化过程仍是一项艰巨的任务。本文的研究主要围绕超快瞬时动力学演化过程展开,通过理论模拟和实验研究来揭示和分析被动锁模光纤激光产生和演化的动力学过程,实现对其时频域瞬时动力学过程的实时观测。本文取得的主要研究成果如下:(1)在弱双折射情况下的锁模光纤激光器中发现了由交叉相位调制(XPM)效应诱导产生的矢量非对称孤子和双态矢量孤子。理论上通过耦合非线性薛定谔方程模拟得出这两种矢量孤子形成的关键条件包括适当的双折射、脉冲能量和色散,实验上利用色散傅里叶变换(DFT)技术验证了其光谱动力学演化过程。在一定的双折射及泵浦能量条件下,矢量非对称孤子的光谱表现为周期性红移和蓝移,峰值波长偏移量为4.3nm,周期为两个腔内往返时间。通过进一步控制系统参数,我们得到了双峰和洛伦兹型光谱交替演化的双态矢量孤子。这两种矢量孤子刷新了稳定锁模的概念,揭示了 XPM导致光谱不稳定的物理机制,激光腔的设计以及对超快过程的理解对于提高激光器的性能具有参考价值。(2)为实现高性能激光产生,首先,通过溶胶-凝胶法制备了性能优异的玻璃-石墨烯可饱和吸收体,并应用于超快激光锁模,所制备的玻璃对于提高可饱和吸收体损伤阈值和激光平均功率具有重要价值。然后,利用腔内插入可调谐滤波器的方法搭建了一种基于单壁碳纳米管锁模器件的宽带可调谐全光纤激光器,工作范围覆盖C+L波段,输出中心波长调谐范围>70nm并可连续调谐,为各种需要可变光谱波长或带宽的应用提供了一种新型光源。(3)为实现高能量宽光谱激光源,首先,我们搭建了基于自相似放大演化的锁模激光源,光谱3dB带宽随泵浦功率增加而变大,最终可达31nm且输出平均功率约150mW。然后,基于自相似演化和光谱偏置滤波效应搭建了一种适用于通信波段的Mamyshev振荡器,在实验中得到了脉宽1.6ps,光谱10dB带宽超过33nm的稳定脉冲输出,并通过仿真分析了其腔内动力学演化过程,这些结果对研究极限超短脉冲光纤激光器具有一定的参考价值和借鉴意义。(4)搭建了一种基于异步四波混频的超快时域放大系统,并实现了对被动锁模超快光纤激光中人工孤子分子以及爬行孤子动力学的实时观测。通过优化系统和引入拉曼放大可大幅度提高记录长度,可达超过5000个腔内往返时间。对于人工孤子分子外部运动动力学过程,实验表明在孤子对间隔较窄时,可以看到独特的类振动动力学,而在间隔较大时则没有。此外,结合DFT技术,可以测量稳态单孤子和爬行孤子的时频域综合动力学过程。孤子的微小运动距离在时间透镜下得以放大从而可以分辨,打破了传统示波器分辨率的限制。另外,爬行孤子的光谱表现出呼吸动力学,表明脉冲宽度和峰值功率是周期性脉动。实验中通过调节泵浦功率,稳态锁模可转变为脉动状态,表明孤子脉动在耗散系统中属于Hopf分岔行为。实验结果还强调了同时使用时间透镜和DFT技术对全场表征超快现象的重要性,并显示了单次测量如何为非线性光学中的超快瞬态动力学提供新的见解。
姜小刚[3](2020)在《基于非线性效应及锁模掺铒光纤激光器的超短脉冲产生研究》文中研究表明超短脉冲激光,一般指脉宽小于数十皮秒量级的激光脉冲,具有窄脉宽、高峰值功率的特点,在微纳加工、生物成像、激光医疗、材料切割等科研和应用领域发挥着重要作用。锁模掺铒光纤激光器因其具有成本低、性能稳定、使用方便等优点,是实现超短脉冲应用普及和推广的理想光源。然而在不同应用领域,对激光波段的需求是不同的,而锁模掺铒光纤激光器的波长一般局限在1520 nm-1600 nm之间,如能将其输出波段拓展到其他需求波段,可使其更具应用价值。本文研究工作便是以此为出发点,以锁模掺铒光纤激光器作为种子输入光源,结合各类非线性光学方法,产生更多波段的超短脉冲激光输出。一、首先研究和搭建了锁模掺铒光纤激光器,将其作为非线性光学应用的种子输入光源。制作了一种基于七芯光纤的超模干涉滤波器,将其应用于非线性偏振旋转锁模的掺铒光纤激光器中,实现了波长1538.8-1561.2 nm可调谐的飞秒脉冲输出。将一窄带滤波器应用于碳纳米管锁模的全保偏掺铒光纤激光器中,实现了波长1522.6-1573.7 nm可调谐的皮秒脉冲输出。随后以锁模掺铒光纤激光器为种子输入光源,分别以非线性晶体和高非线性光纤为介质,利用非线性方法拓展激光输出波段。二、以非线性晶体为介质,掺铒光纤飞秒激光器为种子输入光源,利用倍频方法产生780nm波段飞秒激光。即以全保偏光纤器件构成1560nm波段飞秒脉冲放大系统,配以受温度控制的MgO:PPLN作为倍频晶体。所产生的780nm波段飞秒脉冲,其平均功率输出1.1 W,脉宽183 fs,24小时功率抖动小于0.5%。三、以高非线性光纤为介质,搭建了以下三种具有全光纤结构的超短脉冲波长拓展系统:(1)以掺铒光纤飞秒激光器为种子输入光源,利用超连续谱产生双波段同步超短脉冲。分别获得了 1.03μm和1.56μm双波段同步超短脉冲光源,以及1.93μm和1.56μm双波段同步超短脉冲光源。此外还产生了具有良好平坦度的2μm波段超连续谱。(2)以掺铒光纤皮秒激光器为种子输入光源,利用参量振荡和级联四波混频,获得了多波长超短脉冲光源。可同时产生17个超短脉冲波长谐振,其中1338 nm至1705 nm之间的11个波长激光信噪比均大于30dB。(3)以掺铒光纤皮秒激光器为种子输入光源,利用受激拉曼散射和四波混频,在1.6-1.8μm波段实现双波长同步超短脉冲输出。本论文利用倍频、超连续谱、光纤参量振荡,四波混频、受激拉曼散射等非线性技术,拓展了锁模掺铒光纤激光器可提供的波段。
王凯[4](2019)在《基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究》文中指出当今,由人工智能引领的新一轮技术革命和产业变革方兴未艾,在边缘计算、物联网、移动互联网和脑科学等新技术新理念的驱动下,各类业务产生的数据量呈现爆炸性增长,对光纤通信系统的传输速率、传输带宽和传输距离提出了更高的要求。全光放大器作为光纤通信系统中的关键设备之一,面临着更高增益、更宽带宽、更低噪声和更佳平坦度等放大性能的严峻挑战。随着非线性增益介质材料制造技术和高性能激光技术不断取得突破,光纤参量放大器(FOPA)为未来光纤通信的全光放大问题提供了一种可行的技术方案。基于四波混频的FOPA能够灵活调配参量增益,可在任意通信波段为信号提供高增益和宽带平坦的全光放大,而且FOPA的噪声性能更加突出,尤其是当FOPA工作在相位敏感模式时,理论上的噪声指数(NF)能够达到0dB,实现超低噪全光放大。此外,FOPA还具有超快响应、波长变换、全光采样、3R再生和相位压缩等特性。因此,FOPA作为一种超低噪全光放大器成为国内外的研究热点。本论文针对基于高非线性光纤的相位不敏感(PI)和相位敏感(PS)FOPA的增益和噪声性能进行理论和实验研究,提出了级联型相位敏感FOPA的增益均衡方案、光正交频分复用(OFDM)信号低噪传输方案和多级级联FOPA的宽带增益平坦优化方案,以满足高速率、大容量、长距离光纤通信系统的放大需求。本论文的主要研究工作和创新点包括:1.基于色散补偿光纤的PS-FOPA增益均衡方案研究在级联型PS-FOPA的增益理论研究基础上,提出了一种基于色散补偿光纤的参量增益均衡方案,该方案利用色散补偿光纤抑制信号光和闲频光在相位调整过程的色散影响,减小级联型PS-FOPA增益谱的波动。并通过10信道波分复用(WDM)信号对该方案的均衡效果进行验证。研究结果表明:该方案能够有效降低放大后WDM信号的输出光功率差,经过均衡后信道间光功率差减小了 14dB,使各信道信号均能达到无误码传输,有效提升了 PS-FOPA与WDM系统的兼容性。2.一级联型PS FOPA低噪声传输方案研究在级联型PS-FOPA噪声性能理论和实验研究基础上,提出了一种空子载波间插的OFDM信号低噪声传输方案。该方案使用相位敏感参量放大级联结构在线放大空子载波间插OFDM信号,能够有效抑制泵浦转移噪声的影响,提高光放大器的噪声性能。研究结果表明:这种空子载波间插的OFDM信号在级联型PS-FOPA中具有更好的低噪声传输特性,能够有效提高系统的传输距离。3.多级级联PI-FOPA宽带增益平坦优化方案研究在研究差分进化算法基础上,提出了多级级联PI-FOPA宽带增益平坦优化方案。通过构建多级级联PI-FOPA数学模型和改进的差分进化算法实现PI-FOPA参量增益谱的宽带平坦优化。仿真研究结果表明,经过对四段HNLF增益介质级联结构进行优化,仿真得到了400nm增益带宽、20dB平均参量增益和小于0.5dB增益波动的PI-FOPA增益谱。4.多级级联PS-FOPA宽带增益平坦优化方案研究在PI-FOPA宽带增益平坦性优化方案基础上,提出了多级级联PS-FOPA宽带增益平坦优化设计方案。利用多级级联PS-FOPA的数学模型和改进的差分进化算法实现PS-FOPA参量增益谱的宽带平坦优化,并得到最优的HNLF增益介质参数组合。仿真研究结果表明,经过四段增益介质优化,仿真得到了 225nm增益带宽、10.9dB平均参量增益和小于0.4dB增益波动的PS-FOPA增益谱。
孙剑[5](2019)在《高速光纤通信系统中全光信号处理技术的研究》文中进行了进一步梳理随着信息时代到来,虚拟现实、物联网、高清视频直播等技术和业务深入人们的日常生活和工作,光纤通信系统时刻面对着巨大的带宽需求。研究人员通过提高单通道速率、优化频谱效率以及开发新的复用维度等方法不断增加系统容量,总结近30年来OFC会议上Post Deadline文章,可以发现实验室中的光纤通信系统容量平均每四年提高10倍。使用多种技术相结合的方式可以非常有效地提高通信系统容量,但也将同时大幅增加网络节点复杂度,进而对光信号处理能力提出更高的要求,如高质量光信号源生成、多路信号同时处理、对信号波长和带宽透明、降低节点复杂度等。能够应对复杂网络环境并且低成本的光信号处理技术将成为能否将实验室中的超大容量系统成功商用化的关键因素。本文结合参与课题内容,对正常色散区超连续谱生成机理、光时分复用(Optical Time Division Multiplexing,OTDM)分插复用器、全光波长转换、宽度调谐脉冲生成以及全光相关器等这些光信号处理相关技术进行理论和实验研究,得到一些有益的结论和成果,主要的创新点和研究成果如下:(1)理论研究了脉冲在高非线性光纤(Highly Non-linear Fiber,HNLF)正常色散区超连续谱演化过程中的光谱收缩现象。在正常色散区,脉冲光谱存在能量由两侧波长向内侧转移的机制,这种机制主要由四波混频(Four Wave Mixing,FWM)过程中的能量回传和群速度色散(Group Velocity Dispersion,GVD)导致的走离效应共同作用引起,出现在光波分裂(Optical Wave Breaking,OWB)现象发生之后,其发生的传输距离与脉冲峰值功率和光纤色散成反比。另外受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering,SRS)和交叉相位调制(Cross-Phase Modulation,XPM)效应对光谱收缩现象具有不同影响,表现为:当脉冲内同一时刻重叠的频率分量间隔达到拉曼增益范围时,在SRS的作用下短波长分量会将能量转移给长波长分量,导致短波长分量收缩速度快于长波长分量;XPM在脉冲前后沿表现为不同特性,分别体现为红移和蓝移,这会导致两侧光谱收缩不同步。(2)理论研究了 HNLF正常色散区脉冲前后沿尾部非频移部分演化过程。SRS加速了前沿非频移部分的能量减弱过程,减缓了后沿非频移分量能量减弱过程,三阶色散和自陡峭效应虽然可以导致光谱不对称展宽,但对于尾部非频移分量影响较小;XPM对非频移部分影响表现为脉冲不同频率分量在前后沿重合时,能量较强的部分对能量较弱的非频移部分进行相位调制,最先在靠近脉冲中心的位置发生,前沿的非频移部分出现红移,而后沿部分出现蓝移,传输过程中非频移部分一直受到XPM作用,红移部分持续红移,蓝移部分持续蓝移,波长逐渐靠近前后沿频移部分。(3)分别基于XPM和自相位调制(Self-Phase Modulation,SPM)效应提出了双向使用高非线性光纤结构的全光分插复用和波长转换方案,并进行了实验验证,相比于已有的方案,文中提出方案在仅使用一段HNLF的条件下实现了同时对两路OTDM信号分别进行处理,减少了使用器件数量,简化了系统结构,进行了 2*80 Gbit/s OTDM信号分插复用实验以及50 Gbit/s和20 Gbit/s信号同时波长转换实验,实验结果表明提出的结构都实现了信号无误码接收,具有良好的信号处理能力。(4)分别基于铌酸锂调制器的偏振特性和行波特性提出了两种宽度可调谐脉冲生成方案,并进行了理论分析和实验验证。相比于现有方案,提出的方案在仅采用一个单驱动强度调制器情况下实现了脉冲占空比21%-50%范围内连续可调,简化了系统结构。利用提出的宽度可调谐脉冲生成结构分别进行了 40Gb/s OTDM信号解复用和80 Gb/s OTDM信号100 km传输解复用实验,都实现了实现了无误码接收,实验表明提出的结构具备对高速光信号处理的能力。(5)提出了一种基于多模光纤中模式色散的全光相关器。理论和实验研究证明短脉冲光以不同角度从不同位置注入到多模光纤中可以激励起离散的模式群,这些模式群因模式色散在光纤输出端会形成特有的脉冲响应,依此可以建立空间到时间的一一对应关系。搭建了基于模式色散的全光相关器实验结构,完成了对8-bit码元的全光检测实验。另外当相关器脉冲响应为矩形时,提出的结构可以用于实现全光积分,并进行了实验验证。
李志沛[6](2019)在《超长距离光传输系统中密集宽带子载波产生及盲调制格式识别技术研究》文中研究说明近年来,互联网以及移动互联网技术的飞速发展使互联网用户数、互联网业务种类、网络带宽等都呈现出爆炸式的增长,同时也促进了长距离骨干光传输系统的蓬勃发展,新兴业务对光纤传输系统的接入带宽和传输能力也带来了更大的挑战。作为全球互联互通的基石和现代信息社会的支柱,光纤传输系统正向着超高速率、超长距离和超大容量“三超”的方向发展。现在业内提出了许多技术来满足日益增长的系统传输容量和传输距离的要求,如先进的数字信号处理技术、密集波分复用技术、高阶调制格式及多维复用技术等,在取得成果的同时也随之面临着诸多问题与挑战,首先是应用于波分复用系统的密集宽带子载波技术,由于密集宽带子载波的波特率、调制格式、栅格等指标均可变,需要根据不同的应用场景来明确设备的实现方案,密集宽带子载波的载波间隔、平坦度、频率选择性都需要实现可控,因此对于不同带宽场景下密集宽带子载波的产生方法显得至关重要。其次是灵活的调制格式,采用新型调制格式,例如高阶正交幅度调制(QAM)格式可实现频谱利用率成倍提高、传输容量大幅度增长,目前业界已经推出正交相移键控(QPSK)/8QAM/16QAM/64QAM甚至更高阶调制格式灵活适配的100G/200G/400G设备,针对不同的应用场景使用不同的调制格式。随着网络流量变得越来越动态化和不可预测,使得光传输网络正在从传统的固定光网络向下一代灵活认知网络发展,通过在收发机使用动态带宽分配和灵活的调制格式,可以实现可变线路速率传输,因此接收端的调制格式识别技术至关重要。本论文在研究基于密集宽带子载波的超长距离光传输系统架构的基础上,重点研究了基于循环移频器的密集宽带子载波产生方案、基于四次方特征值的盲调制格式识别方法、基于概率成型密集波分复用的混合调制格式光传输系统的调制格式识别方法,论文的主要研究内容和创新点如下:1.基于密集宽带子载波的超长距离光传输系统研究在研究密集波分复用光传输系统架构和关键技术的基础上,研究了基于密集宽带子载波的超长距离光传输系统架构方案,该方案描述了骨干网超大容量超长距离光传输系统的构成和功能,使用4THz的频谱资源,采用偏振复用16QAM调制格式,并仿真分析了光谱特性、频谱效率、误码率等性能指标,研究结果表明,该方案能够实现单波300Gbit/s,总速率24Tb/s、传输距离1000公里的传输,在入纤功率为3dBm时可实现每个子载波在接收端经过前向纠错后零误码。2.基于循环移频器的时频双变换密集宽带子载波产生方案在研究循环移频器工作原理和I、Q两路射频信号相位差对单边带调制影响的基础上,提出了时频双变换密集宽带子载波产生结构,通过相位控制模块实现了 I、Q两路射频信号相位差的锁定。实验结果表明,在不损失平坦度和载噪比的情况下,在3nm带宽范围内得到了载波间隔分别为10GHz/12.5GHz/15GHz的高质量密集宽带子载波,在此基础上可以通过灵活光选择开关得到任意间隔的光子载波,具有高带宽、载波中心波长灵活可调的优势。3.基于四次方特征值的盲调制格式识别方法在研究混合调制格式光传输系统架构和相干光通信数字信号处理技术的基础上,提出了基于四次方特征值的调制格式识别方案,该方案在接收端利用四次方快速傅里叶变换(FFT)峰值去识别QPSK和32QAM这两种调制格式,利用方差值来识别16QAM和64QAM。通过20G波特长距离相干光传输实验系统,验证了该方法的有效性。证明了 FFT峰值和方差的使用能够实现PDM-QPSK/16QAM/32QAM/64QAM四种调制格式的精确识别,在光信噪比大于15dB时,每种调制格式的识别准确率均在百分之九十以上。4.基于概率成形的长距离光传输系统调制格式识别方法在研究概率成形技术的实现原理和对光传输系统性能提升的基础上,提出了适用于概率成形长距离光传输系统的调制格式识别方法,该方法在通过使用四次方特征值可以精确识别PDM-QPSK/16QAM/32QAM/64QAM/PS-16QAM/PS-64QAM六种主流调制格式。通过仿真搭建了大容量长距离混合调制格式传输系统,对概率成形技术对系统的性能提升进行了研究,验证了基于四次方特征值的调制格式识别方法的可行性。
张振振[7](2019)在《增益均衡的少模光纤掺铒及拉曼放大器的研究》文中研究指明由于单模光纤通信系统容量正逐渐逼近非线性香农极限,基于少模光纤的模分复用技术在最近几年得到深入的研究和发展。少模光放大器是模分复用技术落地的关键环节。本论文以少模掺铒光纤放大器、少模光纤拉曼放大器的理论模型为基础,研制增益均衡的少模光纤放大器。本论文的工作主要包含以下几个方面:1.为简化泵浦结构复杂性,消除简并泵浦模式角度依赖,通过设计两层铒离子掺杂结构的光纤,采用基模纤芯泵浦的方法,实现了C波段少模掺铒光纤放大器6空间模式的增益均衡。1550 nm波长上平均模式增益15 d B,模间增益差小于2.5 d B。在1540~1565 nm波长范围内,各模式波长增益起伏小于3.5 d B。2.为实现更多模式数目的增益均衡,设计了带有折射率沟槽结构的双包层掺铒光纤,通过包层泵浦,研制了21空间模式增益均衡的掺铒光纤放大器。由于掺铒光纤能够将个信号模式的能量紧密束缚于纤芯,21个空间模式的模间增益差得到减小。C波段21空间模式平均增益15 d B以上,模式增益差在3 d B左右。1535~1560 nm波长范围内,各模式波长增益起伏约4 d B。3.从自发拉曼散射出发,实验分析普通少模光纤、熊猫眼保偏光纤和椭圆型保模光纤中,不同泵浦模式下自发拉曼散射的偏振和空间模式的依赖情况。指出高阶简并模式的矢量模式耦合是影响自发拉曼散射偏振和空间模式依赖的主要原因。并在泵浦光偏振和空间模式充分耦合的情况下,利用少模光纤中的自发拉曼散射测量不同模式交叠的相对比值。4.为实现模分和波分复用传输系统中的模式增益均衡和波长增益平坦,实验演示多波长(1440 nm、1455 nm和1480 nm)多模式泵浦的少模光纤拉曼放大器。在1530~1590 nm之间60 nm波长范围内,各模式开关增益约为10 d B,模间增益差约为0.5 d B,增益平坦度小于3 d B。数值分析二阶少模拉曼泵浦中各信号模式等效噪声系数的影响因素。利用1480 nm LP11模式泵浦光将分布式少模光纤拉曼放大与少模掺铒光纤放大相结合,首次实现模式增益均衡、波长增益平坦的远程遥泵少模光纤放大。
孙世林[8](2018)在《远程大规模光纤水听器系统光纤拉曼放大技术研究》文中认为干涉型光纤水听器具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、灵敏度高、便于复用组网、动态范围大和远程传输等特点而广泛应用于石油天然气勘探、水声物理研究和水下目标探测等。随着光纤水听器技术的日趋成熟以及应用需求的不断提升,光纤水听器阵列的规模不断扩大,光纤传输距离也扩展至数百公里。传输距离的提高与水听器阵列规模的不断扩大导致系统的光损耗急剧增加。为了实现光纤水听器对微弱声信号的有效探测,必须对远程传输的光信号进行有效的放大以补偿系统损耗。故满足光纤水听器系统增益、带宽、噪声特性等要求的光放大器设计至关重要。多波长的光纤拉曼放大技术具有增益带宽宽、噪声低等优势,并且可以通过合理选择泵浦光的数量、波长、功率实现任意的增益谱。因此,光纤拉曼放大器适合于对远程大规模光纤水听器中微弱模拟光信号的放大,对光纤拉曼放大器的研究具有着明确和急迫的应用需求。本论文研究了光纤拉曼放大器的基本特性,分别对脉冲光和连续光的拉曼模型做了数值仿真计算;深入研究了光纤拉曼放大系统中的非线性效应的影响,并提出了抑制方案;重点开展了远程大规模光纤水听器系统中光纤拉曼放大器的增益平坦的优化设计工作。本论文的主要结论和创新点归纳如下:1、在分别阐述脉冲光和连续光的拉曼放大理论模型的基础上,采用四阶亚当斯预测-校正法对连续光放大进行数值计算,提高了运算效率和计算精度;结合并行双向算法和四阶亚当斯预测-校正法对脉冲光放大进行数值计算,由于并行双向算法更符合光传播的物理本质,因此结合了该算法能更高效、精确地仿真脉冲光的拉曼放大过程,从而提高运算效率和计算精度。2、提出了采用并行双向四阶亚当斯预测-校正算法对光纤拉曼放大系统中的受激布里渊散射的理论模型进行数值计算。数值计算的结果表明前向泵浦的拉曼泵浦光对受激布里渊散射影响较大,后向泵浦的拉曼泵浦光对受激布里渊散射的影响一般可以忽略。实验证明了相位调制技术可以有效抑制光纤拉曼放大系统中的受激布里渊散射,并且抑制效果随着相位调制的调制幅度和调制频率的增加而增强。3、提出了两步法研究光纤拉曼放大系统中的调制不稳定性的理论模型,即首先忽略调制不稳定性计算信号光的拉曼增益沿光纤的分布;然后用计算所得拉曼增益分布取代非线性薛定谔方程中的光纤损耗项,求解修正后的薛定谔方程得出调制不稳定性的增益谱。数值计算的结果表明,调制不稳定性的阈值会随着拉曼泵浦光功率的增加而降低,在相同拉曼泵浦光功率下,相比于后向拉曼泵浦,采用前向拉曼泵浦的远程光纤系统有着更低的调制不稳定性阈值。搭建了实验系统测量光纤拉曼放大系统中的调制不稳定性增益谱和阈值,测试结果与数值计算结果吻合良好。4、理论和实验研究了光纤拉曼放大器的最优化设计。在泵浦波长固定和不固定两种情形下,采用遗传算法分别对净增益平坦化和任意输入信号谱的平坦输出的光纤拉曼放大器进行了优化设计。实验验证了具有两个固定波长泵浦源的光纤拉曼放大器对任意输入信号谱的光信号具有输出平坦化性能。5、搭建了100 km无中继16重波分和8重时分混合复用128基元光纤水听器系统。采用4支波长固定的拉曼泵浦光源,通过优化设计泵浦光功率,实现任意输入信号谱的输出平坦化,光纤水听器的相位噪声在1 kHz处达到~-90dB re rad/Hz1/2。
庄世坚[9](2018)在《基于锥光纤微球腔的光频梳研究》文中提出回音壁模式(WGM)光学微腔是一种具有超高品质因子和腔模模式体积极小的新型光学微腔,其具有极高功率密度的WGM可以显着地增强光与物质的相互作用。基于WGM微腔的光学频率梳(OFC)具有光谱范围广、相干性高、可集成化、低功耗等优点,使其在集成微波光子学、射频信号产生、微型光钟等方面有广泛的应用前景。本文以WGM微球腔耦合双锥光纤结构为载体,主要介绍两种产生微腔OFC的实验系统,并研究不同物理量对微腔OFC的影响。本文第二章先利用麦克斯韦方程组求解微球腔中的电磁场分布与频率特征方程,并介绍了表征WGM微腔的基本概念、微腔与锥光纤的耦合特性以及两者的实验制备、测试方法。第三章利用模式耦合理论结合实验结果描述了微腔中三阶非线性光学效应的基本原理;从理论上和实验上说明热效应对微腔谐振模式的影响;详细说明了不同的色散参数,根据不同材料的折射率进行微腔总色散仿真和零色散波长计算,并且介绍了两种用于描述微腔OFC形成的经典理论模型。第四章实现了可调谐单频激光通过双锥光纤耦合泵浦二氧化硅微球产生的OFC;分析了微腔中受激拉曼散射(SRS)与四波混频(FWM)以及不同模式族之间的竞争机理;讨论了获得纯净微腔OFC的方法;通过控制变量,对比实验结果与理论模型,定性分析了模式耦合、泵浦功率、泵浦波长、色散、频率失谐量等因素对OFC形成的影响;实验结果很好地验证了这些因素与泵浦-第一边带频率间隔的关系。第五章提出了一种新型的基于锥光纤微球/掺铒光纤环双腔结构的OFC生成系统。该系统将微球耦合双锥光纤结构嵌入到由掺铒光纤组成的环形光纤增益腔中;这种系统利用微腔的谐振选频、窄带反射和非线性参量振荡的功能,摆脱了微腔OFC对可调谐单频激光器的依赖,结合环形掺铒光纤的循环增益放大,实现了可调高重复频率宽带OFC的输出。首先详细说明了该系统的工作光路;通过信噪比、热光效应、功率转化效率和耦合情况这四个角度来分析该系统产生的单频激光特性;接着证明了不同泵浦功率、不同微球尺寸、不同耦合情况下的OFC,并分析了多模式族、可变频率间隔OFC的形成原因;根据该系统的特点提出了推广到2μm波段OFC产生的一种方案;最后说明了优化该双腔系统的转化效率、稳定性和可调节性的方法。该双腔系统产生的OFC具有成本低、结构紧凑等优点,有望应用于光纤通信系统中的多波长光源或者超短脉冲激光源。
郭凯[10](2018)在《硅基波导四波混频效应及应用研究》文中研究指明硅基波导具有导光能力强、器件尺寸小、制备工艺成熟、成本低廉、与互补金属氧化物半导体技术高度兼容等优点;基于硅基波导设计的各种光子器件是集成光路重要组成部分,可在硅基芯片上实现光学信号处理、光学逻辑门、全光通信等功能。特殊地,硅基波导具有高非线性系数和可控色散特性,可作为四波混频效应非线性介质实现各种非线性光学功能。其中,基于受激四波混频效应的非线性波长转换/多点广播是密集波分复用系统的关键技术;基于自发四波混频效应的相关光子对光源是量子光学系统的核心器件;两者结合可满足高维度量子密钥分配系统的应用需求,是高安全性、高稳定性芯片集成量子通信系统的研究重点。本论文主要针对硅基波导四波混频效应及应用展开全面深入的理论研究和实验研究,系统地分析了色散/非线性系数对四波混频效应的影响、四波混频效应的精准建模、实现宽带四波混频效应的技术方案、相关光子对光源的噪声抑制、相关光子对重复频率/光谱亮度的提升等五个关键问题。论文首先介绍了集成光路的研究意义,论述了硅基波导基本结构和制备方法,分析了四波混频效应基本原理和关键参数,重点回顾了四波混频效应经典光学领域应用(非线性波长转换/多点广播)和量子光学领域应用(相关光子对光源)的研究进展,论证了硅基波导实现四波混频效应应用的优势。首次建立了硅基波导全矢量非线性传输模型,并通过非线性波长转换实验验证了理论模型的准确性;建立了多泵浦四波混频效应全矢量耦合波方程,并通过非线性多点广播实验验证了理论模型的准确性。研究结果表明,现阶段普遍采用的标量近似模型会造成硅基波导非线性系数的错误估计;通过全矢量模型修正有效模场面积定义可保证硅基波导四波混频效应理论研究的准确性。针对宽带非线性波长转换/多点广播应用需求,理论研究了条形硅基波导横截面几何尺寸/折射率分布对色散特性的影响;制备了三氧化二铝镀层-二氧化硅包层条形硅基波导样品、二氧化硅包层纵向双狭缝条形硅基波导样品;通过非线性波长转换实验验证了上述波导结构实现通信波段光谱平坦近零反常色散的可行性。研究结果表明,通过优化条形硅基波导横截面结构,不仅能增加经典光通信信号和量子密钥非线性波长转换的工作带宽,还能拓宽连续光泵浦相关光子对光源的调谐范围。分析了基于硅基波导自发四波混频效应的相关光子对光源噪声来源/抑制方法,提出了利用光子晶体光栅耦合器抑制硅基波导自发拉曼散射噪声的技术方案;实验搭建了连续光/脉冲光泵浦条形硅基波导时域随机/时域可辨相关光子对光源,实现目前相关研究领域同步-伪同步比最高纪录673/1220;实验测量了预报二阶相关系数并定标了相关光子对光源单光子度特性。研究结果表明,通过带通滤波器抑制噪声可实现高同步-伪同步比相关光子对输出;硅基波导非线性损耗和探测器饱和是制约相关光子对光源输出重复频率提升的主要原因;窄带滤波无法提高相关光子对光源输出光谱亮度。利用硅基微环腔窄带滤波和非线性增强特性,搭建了高光谱亮度连续相关光子对光源;实验验证了硅基微环腔非经典双稳态现象;提出了主动制冷温差补偿实现硅基微环腔谐振波长锁定的技术方案;提出了提高微环腔相关光子对光源重复频率和光谱亮度的品质因数优化准则;制备与国际通信协议频率间隔标准相匹配的硅基微环腔样品并实现了多通道相关光子对输出;比较了联合光谱强度和非预报二阶相关系数的频域相关态纯度定标结果。研究结果表明,主动制冷温差补偿法可以保证硅基微环腔相关光子对光源长时间稳定工作;提高内品质因数、设计最优外品质因数是提高微环腔相关光子对光源重复频率和光谱亮度的有效方法;连续光泵浦硅基微环腔自发四波混频效应可以实现相关光子对光学频率梳输出。
二、A Low Noise L-band Dispersion-Compensating Hybrid Fiber Amplifier with 1500 nm Raman Pumping(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、A Low Noise L-band Dispersion-Compensating Hybrid Fiber Amplifier with 1500 nm Raman Pumping(论文提纲范文)
(1)光纤时频同步系统的中继放大研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 用于光纤时频同步的中继系统研究现状 |
1.2.1 用于光纤时频同步的掺铒光纤放大器研究现状 |
1.2.2 用于光纤时频同步的光纤拉曼放大器研究现状 |
1.2.3 用于光纤时频同步系统的光纤布里渊放大器研究现状 |
1.2.4 用于光纤时频同步的光注入锁定放大器研究现状 |
1.3 论文的研究内容及创新点 |
1.4 论文各章的结构和关联关系 |
参考文献 |
第二章 光放大器原理及功率耦合方程组求解方法 |
2.1 基于受激辐射效应的光放大器原理 |
2.1.1 掺铒光纤放大器原理 |
2.1.2 掺铒光纤放大器主要性能参数 |
2.1.3 级联掺铒光纤放大器噪声累积方式 |
2.2 基于受激散射效应的光放大器原理 |
2.2.1 光纤散射效应分类 |
2.2.2 光纤拉曼放大器原理 |
2.2.3 光纤布里渊放大器原理 |
2.3 光放大器功率耦合方程组求解方法 |
2.3.1 解析解方法 |
2.3.2 数值解方法 |
2.3.3 边界问题求解方法 |
2.4 本章总结 |
参考文献 |
第三章 用于光纤时频同步的掺铒光纤放大器研究 |
3.1 基于高隔离度BI-EDFA的光纤时频同步系统稳定度研究 |
3.1.1 基于高隔离度Bi-EDFA的光纤时频同步系统噪声研究 |
3.1.2 放大器非对称性对光纤时频同步系统稳定度的影响 |
3.1.3 光纤时频同步系统噪声研究实验验证 |
3.2 掺铒光纤放大器性能研究 |
3.2.1 掺铒光纤放大器数值求解 |
3.2.2 掺铒光纤放大器增益和噪声指数测试 |
3.3 低噪声高增益掺铒光纤放大器设计 |
3.3.1 不同结构掺铒光纤放大器性能测试 |
3.3.2 用于光纤时频同步的低噪声双向中继系统 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 用于光纤时频同步的FRA/EDFA混合放大器研究 |
4.1 光纤拉曼放大器性能研究 |
4.1.1 光纤拉曼放大器理论模型研究 |
4.1.2 光纤拉曼放大器增益特性研究 |
4.2 FRA/EDFA混合双向放大器设计 |
4.2.1 FRA/EDFA混合双向放大器结构设计和理论模型研究 |
4.2.2 FRA/EDFA混合双向放大器性能测试 |
4.3 FRA/EDFA混合双向放大器对时频同步系统的影响 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 用于光纤时频同步的光纤布里渊放大器研究 |
5.1 光纤布里渊放大器功率耦合方程组求解 |
5.1.1 带有偏振因子的光纤布里渊放大器解析解 |
5.1.2 光纤布里渊放大器解析解有效性验证 |
5.2 光纤布里渊放大器信号光增益和ABS噪声的偏振依赖性研究 |
5.2.1 光纤布里渊放大器信号光增益和ABS噪声的偏振依赖性理论模型 |
5.2.2 光纤布里渊放大器信号光增益和ABS噪声的偏振依赖性仿真研究 |
5.2.3 光纤布里渊放大器信号光增益和ABS噪声的偏振依赖性实验研究 |
5.3 基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器 |
5.3.1 光纤随机双折射效应对光纤布里渊放大器的影响 |
5.3.2 基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器理论模型 |
5.3.3 基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器实验研究 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文工作总结 |
6.2 未来工作展望 |
致谢 |
攻读博士学位期间学术成果列表 |
(2)被动锁模光纤激光超快瞬时动力学理论与实验研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 被动锁模技术 |
1.2 被动锁模光纤激光研究背景 |
1.3 超快激光瞬时动力学研究现状 |
1.3.1 传统测量技术 |
1.3.2 基于色散傅里叶变换技术的瞬时动力学研究进展 |
1.3.2.1 色散傅里叶变换技术原理 |
1.3.2.2 孤子频域瞬时动力学研究 |
1.3.3 基于时间透镜技术的瞬时动力学研究进展 |
1.3.3.1 时间透镜技术原理 |
1.3.3.2 孤子时域瞬时动力学研究 |
1.4 本文研究工作的重要性及主要创新点 |
1.5 本文的结构安排 |
2 被动锁模超快光纤激光动力学理论基础 |
2.1 非线性薛定谔方程 |
2.2 耦合非线性薛定谔方程 |
2.3 三次-五次金兹堡朗道方程 |
2.4 分步傅里叶解法 |
2.5 被动锁模超快光纤激光理论模型的建立 |
2.6 本章小结 |
3 被动锁模超快光纤激光动力学理论研究 |
3.1 引言 |
3.2 孤子产生及演化动力学研究 |
3.2.1 传统孤子 |
3.2.2 色散管理孤子 |
3.2.3 耗散孤子 |
3.3 孤子周期性演化动力学研究 |
3.3.1 矢量非对称孤子 |
3.3.1.1 实验装置及结果 |
3.3.1.2 仿真分析 |
3.3.2 双态矢量孤子 |
3.3.2.1 数值模拟 |
3.3.2.2 实验验证 |
3.4 本章小结 |
4 被动锁模超快光纤激光的产生 |
4.1 引言 |
4.2 基于玻璃-石墨烯可饱和吸收体的锁模光纤激光器 |
4.2.1 溶胶-凝胶法制备流程 |
4.2.2 实验结果及分析 |
4.3 波长及脉宽可调谐锁模光纤激光器 |
4.3.1 实验装置 |
4.3.2 实验结果与讨论 |
4.4 宽光谱锁模光纤激光器 |
4.4.1 实验装置 |
4.4.2 实验结果及分析 |
4.4.3 模拟结果及分析 |
4.5 基于Mamyshev振荡器的超快光纤激光产生研究 |
4.5.1 实验装置 |
4.5.2 实验结果及分析 |
4.5.3 仿真结果及分析 |
4.6 本章小结 |
5 基于时间透镜的孤子时域瞬时动力学实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 基于四波混频的时域放大技术仿真研究 |
5.3 超短脉冲时域超快测量系统研究 |
5.3.1 实验装置 |
5.3.2 实验结果 |
5.4 孤子分子时域瞬时动力学测量 |
5.4.1 实验装置 |
5.4.2 实验结果及分析 |
5.5 孤子周期性时域瞬时动力学研究 |
5.5.1 实验装置 |
5.5.2 实验结果及分析 |
5.6 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
(3)基于非线性效应及锁模掺铒光纤激光器的超短脉冲产生研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
缩写清单 |
1 绪论 |
1.1 光纤中的色散和非线性效应 |
1.2 超短脉冲在光纤中的传输方程 |
1.3 锁模原理及用于拓展激光波段的非线性光学方法 |
1.4 论文主要内容和创新点 |
1.4.1 论文主要内容 |
1.4.2 论文创新点 |
2 锁模掺铒光纤激光器及其波长调谐技术 |
2.1 光纤激光器的锁模技术 |
2.2 碳纳米管锁模的全保偏掺铒光纤飞秒激光器 |
2.3 基于七芯光纤滤波的波长可调谐掺铒光纤飞秒激光器 |
2.3.1 基于七芯光纤的超模干涉滤波器 |
2.3.2 基于七芯光纤滤波的波长可调谐掺铒光纤飞秒激光器 |
2.4 碳纳米管锁模的波长可调谐掺铒光纤皮秒激光器 |
2.5 本章小结 |
3 基于非线性晶体倍频产生高功率780nm波段飞秒脉冲 |
3.1 倍频原理与倍频过程中的相位匹配技术 |
3.2 全保偏掺铒光纤飞秒脉冲放大系统及输出特性 |
3.3 高功率780nm波段飞秒激光产生及应用 |
3.3.1 倍频系统结构 |
3.3.2 780nm波段飞秒激光输出特性 |
3.3.3 780nm波段飞秒激光在双光子聚合3D打印中的应用 |
3.4 本章小结 |
4 基于高非线性光纤的超短脉冲产生系统 |
4.1 飞秒掺铒光纤激光器泵浦产生双波段同步超短脉冲 |
4.1.1 飞秒掺铒光纤激光器泵浦产生1μm和1.56μm波段同步超短脉冲 |
4.1.2 飞秒掺铒光纤激光器泵浦产生2μm和1.56μm波段同步超短脉冲 |
4.2 皮秒掺铒光纤激光器泵浦的多波长光纤参量振荡器 |
4.2.1 FOPO基本原理及研究进展 |
4.2.2 皮秒掺铒光纤激光器泵浦的多波长FOPO系统 |
4.3 皮秒掺铒光纤激光器同步泵浦的拉曼激光器 |
4.3.1 用于产生超短脉冲的光纤拉曼激光器简介 |
4.3.2 皮秒掺铒光纤激光器同步泵浦的拉曼激光器 |
4.4 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 论文不足与展望 |
参考文献 |
作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
(4)基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 光放大器概述 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 FOPA的研究进展 |
1.2.2 FOPA增益和带宽性能研究 |
1.2.3 FOPA噪声特性的研究 |
1.2.4 FOPA增益平坦性研究 |
1.2.5 FOPA应用研究 |
1.2.6 相位敏感型FOPA研究 |
1.3 论文研究内容和创新点 |
1.4 论文组织结构 |
参考文献 |
第二章 FOPA的增益与噪声理论 |
2.1 四波混频效应 |
2.2 参量放大过程 |
2.3 相位敏感参量放大过程 |
2.3.1 基于χ~((2))介质的相位敏感参量放大过程 |
2.3.2 基于χ~((3))介质的相位敏感参量放大过程 |
2.3.3 级联型相位敏感光纤参量放大器的增益理论 |
2.3.4 级联型相位敏感光纤参量放大器的噪声理论 |
2.4 本章总结 |
参考文献 |
第三章 FOPA的增益性能研究 |
3.1 单泵浦PI-FOPA增益的实验研究 |
3.1.1 单泵浦PI-FOPA的实验装置 |
3.1.2 单泵浦PI-FOPA的实验研究与分析 |
3.2 单泵浦PS-FOPA增益的实验研究 |
3.2.1 单泵浦PS-FOPA的实验装置 |
3.2.2 单泵浦PS-FOPA的实验研究与分析 |
3.3 级联型PS-FOPA增益均衡方案研究 |
3.3.1 方案设计 |
3.3.2 实验装置 |
3.3.3 实验结果与分析 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 FOPA的噪声性能研究 |
4.1 单泵浦PI-FOPA噪声研究 |
4.1.1 放大量子噪声 |
4.1.2 泵浦转移噪声 |
4.1.3 拉曼额外噪声 |
4.2 级联型PS-FOPA噪声研究 |
4.2.1 放大量子噪声 |
4.2.2 泵浦转移噪声 |
4.2.3 拉曼额外噪声 |
4.3 一种空子载波间插的OFDM信号低噪声传输方案研究 |
4.3.1 方案设计 |
4.3.2 实验装置 |
4.3.3 结果与分析 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 FOPA宽带增益平坦优化研究 |
5.1 多级级联型FOPA数学模型 |
5.1.1 多级级联型PI-FOPA数学模型 |
5.1.2 多级级联型PS-FOPA数学模型 |
5.2 FOPA增益平坦性优化算法研究 |
5.2.1 编码设定 |
5.2.2 初始化操作 |
5.2.3 变异操作 |
5.2.4 交叉操作 |
5.2.5 选择操作 |
5.2.6 终止操作 |
5.3 仿真优化 |
5.3.1 多级级联型PI-FOPA仿真优化 |
5.3.2 多级级联型PS-FOPA仿真优化 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
附录1: 缩略语 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的学术成果 |
(5)高速光纤通信系统中全光信号处理技术的研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 正常色散区超连续谱生成理论研究进展 |
1.3 OTDM分插复用和全光波长转换技术 |
1.3.1 OTDM分插复用技术研究现状 |
1.3.2 全光波长转换技术 |
1.4 光脉冲生成技术 |
1.5 全光相关技术 |
1.6 全文安排 |
2 正常色散区超连续谱演化的研究 |
2.1 引言 |
2.2 超连续谱基础理伦和数值计算方法 |
2.2.1 广义非线性薛定谔方程 |
2.2.2 噪声和相干度模型 |
2.2.3 数值计算方法 |
2.3 皮秒脉冲正常色散区超连续谱生成机理 |
2.4 HNLF正常色散区超连续谱光谱收缩现象的研究 |
2.5 HNLF正常色散区脉冲尾部非频移部分演化的研究 |
2.5.1 拉曼散射和三阶色散对脉冲尾部非频移分量影响 |
2.5.2 XPM对脉冲尾部非频移分量的影响 |
2.5.3 啁啾脉冲尾部非频移分量在HNLF正常色散区演化的研究 |
2.6 本章小结 |
3 OTDM分插复用器和全光波长转换的研究 |
3.1 引言 |
3.2 基于XPM效应的分插复用和基于SPM的波长转换原理 |
3.2.1 基于XPM效应的分插复用器原理 |
3.2.2 基于SPM的全光波长转换原理 |
3.3 双向使用HNLF的全光信号处理 |
3.4 双向使用HNLF的全光分插复用器 |
3.5 双向使用HNLF的全光波长转换 |
3.6 本章小结 |
4 基于铌酸锂马赫曾德尔调制器的宽度可调谐脉冲生成研究 |
4.1 引言 |
4.2 铌酸锂马赫曾德尔调制器原理 |
4.3 基于MZM偏振特性的脉冲宽度调谐 |
4.3.1 仿真分析 |
4.3.2 实验验证 |
4.4 基于Sagnac环和调制器生成宽度可调谐脉冲 |
4.4.1 基本原理 |
4.4.2 仿真分析和实验验证 |
4.4.3 80 Gb/s OTDM信号100 km传输解复用实验 |
4.5 本章小结 |
5 基于模式色散的全光相关器 |
5.1 引言 |
5.2 基础理论 |
5.2.1 模式理论 |
5.2.2 模式色散 |
5.2.3 模式激励 |
5.2.4 模式耦合 |
5.3 基于模式色散的全光相关器 |
5.3.1 工作原理 |
5.3.2 实验验证 |
5.4 本章小结 |
6 结论 |
6.1 论文工作总结 |
6.2 下一步要展开的工作 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(6)超长距离光传输系统中密集宽带子载波产生及盲调制格式识别技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 论文研究背景及意义 |
1.2 国内外研究状况 |
1.2.1 密集宽带子载波产生技术研究现状 |
1.2.2 大容量光传输系统研究现状 |
1.2.3 概率成形技术研究现状 |
1.2.4 超长距离光传输研究现状 |
1.3 论文研究内容和创新点 |
1.4 论文组织结构 |
参考文献 |
第二章 基于密集宽带子载波的超长距离光传输系统研究 |
2.1 骨干网超大容量超长距离光传输系统 |
2.2 基于密集宽带子载波的超长距离Tbps光传输架构方案 |
2.2.1 发送端数字信号产生原理 |
2.2.2 发射端电光调制原理 |
2.2.3 长距离光传输系统光纤链路 |
2.2.4 接收端数字信号处理技术 |
2.3 性能分析 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 基于循环移频器的时频双变换密集宽带子载波产生方案 |
3.1 循环移频器工作原理 |
3.2 基于动态循环移频器的时频双变换密集宽带子载波产生 |
3.2.1 I/Q调制器动态SSB工作原理 |
3.2.2 实验验证与性能分析 |
3.2.3 时频双变换密集宽带子载波产生 |
3.3 灵活栅格WDM光传输系统光源产生方法研究 |
3.3.1 灵活栅格WDM光传输系统架构 |
3.3.2 基于动态循环移频器的灵活栅格WDM系统光源产生 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 盲调制格式识别方法研究 |
4.1 调制格式识别 |
4.2 基于密集宽带子载波的混合调制格式传输方案 |
4.3 基于四次方特征值的调制格式识别技术 |
4.3.1 基于四次方特征值的调制格式识别原理 |
4.3.2 实验验证与性能分析 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 基于概率成形的长距离光传输系统调制格式识别方法 |
5.1 概率成型光传输技术研究 |
5.1.1 概率成形信号产生原理 |
5.1.2 概率成形性能分析 |
5.1.3 概率成形技术与光纤非线性效应 |
5.2 适用于概率成形光传输系统的调制格式识别方法 |
5.2.1 适用于概率成形光传输系统的调制格式识别方法 |
5.2.2 性能分析 |
5.3 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
附录1: 缩略语列表 |
附录2: ITU-T G.692 C波段80通道(50GHz间隔)标称中心频率和波长对应表 |
致谢 |
攻读博士学位期间学术成果、参与项目和获奖情况 |
(7)增益均衡的少模光纤掺铒及拉曼放大器的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 光纤通信发展历程 |
1.1.1 光纤通信的诞生 |
1.1.2 单模光纤通信容量危机 |
1.1.3 空分复用的现状与机遇 |
1.2 光纤放大器研究现状 |
1.2.1 光放大器类型 |
1.2.2 模分复用光放大器研究现状 |
1.3 本论文的创新点和主要研究内容 |
第2章 少模光纤放大器理论基础 |
2.1 光纤空间模式理论 |
2.1.1 光纤空间模式 |
2.1.2 模式光场分布 |
2.1.3 模式变换及复用 |
2.2 少模掺铒光纤放大器模型理论 |
2.2.1 掺铒光纤能级跃迁理论 |
2.2.2 少模掺铒光纤放大器理论 |
2.2.3 不同模式的噪声 |
2.3 光纤中的拉曼效应及少模光纤拉曼放大器 |
2.3.1 光纤中的拉曼效应 |
2.3.2 少模光纤中自发拉曼散射 |
2.3.3 少模光纤拉曼放大器信号泵浦耦合方程 |
2.4 本章小结 |
第3章 纤芯泵浦少模掺铒光纤放大器 |
3.1 纤芯泵浦少模掺铒光纤放大器模式增益理论分析 |
3.1.1 纤芯泵浦少模掺铒光纤放大器的模间增益差 |
3.1.2 简并模式及角度旋转 |
3.2 纤芯泵浦6 空间模式增益均衡少模掺铒光纤放大器实验研究 |
3.2.1 分层掺铒光纤设计和制备 |
3.2.2 实验装置 |
3.2.3 模式放大传输特性 |
3.2.4 信号模式增益噪声特性 |
3.3 本章小结 |
第4章 包层泵浦少模掺铒光纤放大器 |
4.1 包层泵浦少模掺铒光纤放大器的模式增益理论分析 |
4.1.1 包层泵浦方式 |
4.1.2 双包层少模掺铒光纤中信号模式光场分布 |
4.1.3 包层泵浦少模掺铒光纤放大器的增益均衡设计 |
4.2 包层泵浦21 模式增益均衡少模掺铒光纤放大器实验研究 |
4.2.1 双包层掺铒光纤设计及制备 |
4.2.2 实验装置 |
4.2.3 信号模式的传输放大特性 |
4.2.4 信号模式增益特性 |
4.3 本章小结 |
第5章 少模光纤中的拉曼效应及在交叠积分比测量中的应用 |
5.1 少模光纤中自发拉曼散射的偏振和空间模式依赖特性 |
5.1.1 实验装置 |
5.1.2 普通少模光纤 |
5.1.3 熊猫眼型少模光纤 |
5.1.4 椭圆纤芯少模光纤 |
5.1.5 简并模式耦合 |
5.2 相对模式交叠积分之比的测量 |
5.2.1 理论模型 |
5.2.2 实验结果 |
5.3 本章小结 |
第6章 增益均衡的少模光纤拉曼放大器 |
6.1 多波长多模式泵浦增益均衡少模光纤拉曼放大器 |
6.1.1 理论模型 |
6.1.2 多波长泵浦增益均衡实验验证 |
6.1.3 宽带信号增益平坦模拟 |
6.2 二阶泵浦少模光纤拉曼放大器的研究 |
6.2.1 二阶泵浦少模光纤拉曼放大器模型 |
6.2.2 二阶泵浦少模光纤拉曼放大器的特性 |
6.3 增益均衡的远程遥泵少模光纤放大 |
6.3.1 远程遥泵放大器简介 |
6.3.2 增益均衡远程遥泵少模光纤放大实验研究 |
6.4 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 本文总结 |
7.2 课题展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(8)远程大规模光纤水听器系统光纤拉曼放大技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 远程大规模光纤水听器阵列研究概述 |
1.3 光纤拉曼放大技术研究概述 |
1.4 光纤拉曼放大器的增益平坦设计研究进展 |
1.5 论文的研究内容 |
第二章 光纤拉曼放大器研究 |
2.1 常见的光纤放大器 |
2.2 光纤拉曼放大器的理论模型与数值计算 |
2.2.1 光纤中的受激拉曼散射 |
2.2.2 连续光的拉曼放大理论模型与数值计算 |
2.2.3 脉冲光的拉曼放大理论模型与数值计算 |
2.3 本章小结 |
第三章 光纤拉曼放大系统中受激布里渊散射研究 |
3.1 光纤受激布里渊散射 |
3.1.1 受激布里渊散射的基本概念 |
3.1.2 理论模型 |
3.1.3 数值仿真 |
3.2 光纤拉曼放大系统中的受激布里渊散射 |
3.2.1 理论模型 |
3.2.2 数值仿真 |
3.3 光纤拉曼放大系统中受激布里渊散射的抑制 |
3.4 本章小结 |
第四章 光纤拉曼放大系统中调制不稳定性研究 |
4.1 光纤调制不稳定性 |
4.1.1 线性稳定性分析 |
4.1.2 调制不稳定性的数值计算 |
4.2 光纤拉曼放大系统中的调制不稳定性 |
4.2.1 理论模型 |
4.2.2 数值仿真 |
4.2.3 实验研究 |
4.3 本章小结 |
第五章 光纤拉曼放大器优化设计及实验研究 |
5.1 光纤拉曼放大器的增益平坦设计 |
5.1.1 遗传算法简介 |
5.1.2 优化步骤 |
5.1.3 泵浦波长不固定 |
5.1.4 泵浦波长固定 |
5.2 任意输入信号谱的平坦输出光纤拉曼放大器设计 |
5.2.1 仿真计算 |
5.2.2 实验结果 |
5.3 光纤水听器系统平坦信号输出的自动反馈控制 |
5.4 本章小结 |
第六章 100km无中继光纤水听器系统光纤拉曼放大技术实验研究 |
6.1 实验系统概述 |
6.1.1 光发射模块 |
6.1.2 水听器阵列 |
6.1.3 光电信号处理模块 |
6.1.4 实验系统现场图 |
6.2 实验结果与分析 |
6.2.1 拉曼泵浦光的功率优化设计 |
6.2.2 系统的相位噪声 |
6.3 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 论文的主要结论和创新 |
7.2 下一步的研究工作 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
一、学术论文 |
二、专利 |
(9)基于锥光纤微球腔的光频梳研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 微腔OFC研究进展 |
1.3 研究背景、意义与动机 |
1.4 本文结构安排 |
第二章 微球腔与锥光纤 |
2.1 WGM光学微腔的原理概述 |
2.1.1 WGM微球腔的光场分布与特征方程 |
2.1.2 WGM微球腔的本征频率与自由频谱范围 |
2.1.3 WGM微球腔的品质因子与模式体积 |
2.2 WGM微腔与锥光纤的耦合特性 |
2.2.1 微腔与锥光纤的耦合特性 |
2.3 双锥光纤与微球腔的制备 |
2.3.1 双锥光纤的制备 |
2.3.2 微球腔的制备 |
2.3.3 微球腔的Q值测试 |
2.4 本章小结 |
第三章 微腔中的三阶非线性效应 |
3.1 微腔三阶非线性效应的基本原理 |
3.1.1 微腔中SBS产生的基本原理及阈值功率推导 |
3.1.2 微腔中SRS产生的原理及SiO_2微球级联SRS现象 |
3.1.3 微腔中FWM产生的基本原理与阈值功率推导 |
3.2 微腔中的热效应 |
3.2.1 微腔热动力学理论 |
3.2.2 微球腔热效应实验与分析 |
3.3 WGM谐振腔的色散 |
3.3.1 色散与折射率 |
3.4 克尔OFC形成机理 |
3.4.1 光频梳理论模型 |
3.4.2 微腔OFC形成过程 |
3.5 本章小结 |
第四章 单频激光泵浦微球腔产生OFC |
4.1 扫频状态下的宽带级联FWM |
4.1.1 实验装置与原理 |
4.1.2 结果与分析 |
4.2 热锁定状态下的稳定OFC及其可调节性 |
4.2.1 实验装置与原理 |
4.2.2 结果与分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 基于锥光纤微球/掺铒光纤环双腔结构的OFC |
5.1 基于锥光纤微球/掺铒光纤环双腔结构的单频激光 |
5.1.1 双腔OFC实验装置与工作原理 |
5.1.2 双腔结构产生的单波长激光 |
5.2 基于锥光纤微球/掺铒光纤环双腔结构的OFC |
5.2.1 SiO_2微球产生OFC |
5.2.2 碲酸盐玻璃微球产生2 μm波段OFC的设计方案 |
5.3 双腔结构的优化方案 |
5.3.1 光放大部分的优化 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(10)硅基波导四波混频效应及应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 硅基波导四波混频效应概述 |
1.2.1 硅基波导及制备工艺概述 |
1.2.2 四波混频效应概述 |
1.3 硅基波导四波混频效应典型应用及研究进展 |
1.3.1 硅基波导四波混频效应经典应用 |
1.3.2 硅基波导四波混频效应量子应用 |
1.4 论文的主要内容 |
第二章 硅基波导四波混频效应的全矢量模型 |
2.1 单泵浦四波混频效应的全矢量模型 |
2.1.1 全矢量非线性传输方程 |
2.1.2 单泵浦四波混频效应全矢量耦合波方程 |
2.2 单泵浦受激四波混频效应研究 |
2.2.1 有效模场面积的理论研究 |
2.2.2 硅基波导非线性波长转换应用的理论研究和实验研究 |
2.3 多泵浦受激四波混频效应研究 |
2.3.1 双泵浦四波混频效应的全矢量耦合波方程 |
2.3.2 双泵浦非线性多点广播的理论研究和实验研究 |
2.3.3 多四波混频效应全矢量耦合波方程的通用形式 |
2.4 本章小结 |
第三章 硅基波导色散优化及宽带非线性波长转换 |
3.1 条形硅基波导的色散优化 |
3.1.1 空气上包层/二氧化硅包层条形硅基波导的色散优化 |
3.1.2 单镀层-二氧化硅包层条形硅基波导的色散优化 |
3.1.3 三氧化二铝镀层-二氧化硅包层条形硅基波导的色散优化 |
3.2 二氧化硅包层双狭缝条形硅基波导的色散优化 |
3.2.1 硅芯-狭缝宽度对色散特性的影响 |
3.2.2 零色散波长调控法实现通信波段光谱平坦近零反常色散 |
3.2.3 狭缝不完全填充对色散特性的影响 |
3.3 宽带非线性波长转换研究 |
3.3.1 三氧化二铝镀层条形硅基波导宽带非线性波长转换研究 |
3.3.2 双狭缝条形硅基波导宽带非线性波长转换研究 |
3.4 本章小结 |
第四章 条形硅基波导相关光子对光源研究 |
4.1 相关光子对光源的理论研究 |
4.1.1 相关光子对光源单光子产率 |
4.1.2 单光子探测机理及休眠饱和现象 |
4.1.3 相关光子对光源噪声特性 |
4.2 连续光泵浦条形硅基波导相关光子对光源 |
4.2.1 实验结构与噪声抑制 |
4.2.2 连续相关光子对重复频率与同步-伪同步比 |
4.2.3 连续光泵浦相关光子对光源单光子度研究 |
4.3 脉冲光泵浦条形硅基波导相关光子对光源研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 硅基微环腔相关光子对光源研究 |
5.1 硅基微环腔相关光子对光源温度特性 |
5.1.1 非经典光学双稳态现象 |
5.1.2 温差补偿法锁定微环腔谐振波长 |
5.2 硅基微环腔相关光子对光源品质因数优化 |
5.2.1 理论研究 |
5.2.2 实验研究 |
5.3 多通道硅基微环腔相关光子对光源研究 |
5.3.1 相关光子对重复频率与同步-伪同步比 |
5.3.2 相关光子对光源纯度研究 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 主要工作和结论 |
6.2 论文主要创新点 |
6.3 未来工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
四、A Low Noise L-band Dispersion-Compensating Hybrid Fiber Amplifier with 1500 nm Raman Pumping(论文参考文献)
- [1]光纤时频同步系统的中继放大研究[D]. 穆宽林. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]被动锁模光纤激光超快瞬时动力学理论与实验研究[D]. 张裕生. 浙江大学, 2020(02)
- [3]基于非线性效应及锁模掺铒光纤激光器的超短脉冲产生研究[D]. 姜小刚. 浙江大学, 2020(02)
- [4]基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究[D]. 王凯. 北京邮电大学, 2019(01)
- [5]高速光纤通信系统中全光信号处理技术的研究[D]. 孙剑. 北京交通大学, 2019(01)
- [6]超长距离光传输系统中密集宽带子载波产生及盲调制格式识别技术研究[D]. 李志沛. 北京邮电大学, 2019
- [7]增益均衡的少模光纤掺铒及拉曼放大器的研究[D]. 张振振. 天津大学, 2019(01)
- [8]远程大规模光纤水听器系统光纤拉曼放大技术研究[D]. 孙世林. 国防科技大学, 2018(01)
- [9]基于锥光纤微球腔的光频梳研究[D]. 庄世坚. 福州大学, 2018(03)
- [10]硅基波导四波混频效应及应用研究[D]. 郭凯. 国防科技大学, 2018(02)