Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of All Optical Network and Advanced Telecommunication Network, Ministry of Education, Institute of Lightwave Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
An approach for generating optical frequency comb (OFC) with tunable free spectral range (FSR) is proposed. Two Mach-Zehnder modulators (MZMs) driven by phase-shifted sinusoidal signals are cascaded to generate OFC with plentiful comb lines and the FSR controlled by the drive frequency. Subsequently, a linearly chirped fiber Bragg grating (LCFBG) and a phase modulator (PM) are used to increase the comb FSR by a particular integer multiple. Therefore, by simultaneously controlling the drive frequency of MZMs, the dispersion amount of the LCFBG and the drive signal of the PM, an OFC with desired FSR can be achieved.
光电子快报（英文版）
2022, 18(7): 385
1 北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室，北京 100044
2 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室，北京 100190
基于频分复用和同相/正交（I/Q）接收技术，提出了一种具有高空间分辨率的大带宽分布式光纤振动传感解调方案，并对其进行了理论分析和数值仿真研究。该分布式振动传感结构包含马赫-曾德尔干涉仪（MZI）与时间门控数字光频域反射仪（TGD-OFDR），其中，MZI输出信号的相位采用零差法解调，用于检测振动信号的频率与幅度；而TGD-OFDR则是通过外差探测技术实现振动信号的定位。数值仿真结果表明，所提系统的可测振动频率上限达兆赫兹量级，4 km传感光纤上的空间分辨率可达0.5 m。该分布式振动传感系统同时具有高空间分辨率与大检测带宽的优势，在民用基础设施健康监测和石油天然气管道泄漏监测等领域具有潜在应用价值。
光纤光学 光纤传感 分布式振动传感 时间门控数字光频域反射仪 光纤干涉仪 空间分辨率 光学学报
2022, 42(19): 1906004
1 北京交通大学 光波技术研究所, 北京 100044
2 北京交通大学 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京100044
3 中国北方工业有限公司, 北京 100053
为了改善在复杂电磁环境下应变测量的性能, 提出了一种基于光电振荡器(OEO)和高双折射(Hi-Bi)光纤的新型应变测量方案。应变会引起Hi-Bi光纤中快慢轴上传输的2个正交偏振光之间的相位差改变, 通过合理控制输入到马赫-曾德尔调制器的光信号的偏振态, 将该相位差变化映射至OEO振荡微波信号的频率变化, 进而通过监测频率变化实现应变的解调。理论分析和实验结果表明, OEO产生的振荡微波信号频率与应变呈线性关系, 所提应变测量方案的灵敏度为-369.3 Hz/με。
光电振荡器 高双折射光纤 应变测量 光纤传感 灵敏度 optoelectronic oscillator, high-birefringence fibe
1 北京交通大学 光波技术研究所 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 中国北方工业有限公司, 北京 100053
3 中国科学院 声学研究所 声场声信息国家重点实验室, 北京 100190
为了解决传统的相位生成载波解调算法中由调制深度漂移引起的解调结果失真现象, 采用微分交叉相除的信号解调方法进行了相关的理论分析及仿真验证, 得到了一种不受调制深度限制的高性能相位生成载波解调方案。结果表明, 在采用不同幅值和频率的待测信号进行仿真时, 改进算法的解调性能始终十分优异; 且当调制深度的值为典型值2.63rad和2.37rad以及非典型值1.5rad和3.0rad时, 使用该算法得到的解调信号都没有发生失真; 同时, 当调制深度在0.5rad~3.5rad范围内变化时, 与传统解调算法相比, 改进算法中解调信号的幅值始终与待测信号保持一致,且高次谐波分量始终非常小。该研究解决了传统解调算法中调制深度变化带来的失真现象, 为光纤干涉型传感系统的解调方案提供了参考。
传感器技术 信号解调 微分交叉相除 调制深度 sensor technique signal demodulation differential cross division modulation depth
北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
基于频率-时间映射理论,提出一种简单、全光纤任意波形产生方法。该方法简化了具有任意反射谱的线性啁啾光栅设计方法,结合啁啾光栅的色散特性,能够实现用户定义的任意波形脉冲信号。利用由传输损耗公式推导的折射率调制幅度与光栅反射率的关系,可实现具有任意形状反射谱的啁啾光栅的逆向设计;微调折射率调制幅度伸缩因子和折射率调制顶点的归一化光谱位置可优化反射谱形状,在保证高反射率的情况下(≥90%),设计误差可降低至10%以下。阐明啁啾光栅色散特性引入的频率-时间映射关系,将设计的光谱形状映射到时域波形,改变光栅设计参数,可灵活控制输出脉冲的形状和脉宽。基于Matlab和Optisystem仿真软件,以常用重要波形(三角形、锯齿形、矩形、梯形、高斯型、抛物型脉冲)为例验证了系统的可行性。该方法简单灵活,对任意波形产生和应用研究具有一定的参考价值。
光通信 任意波形产生 频谱整形 频率-时间映射 啁啾光栅 三角形滤波器 中国激光
2021, 48(20): 2006001
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of All Optical Network and Advanced Telecommunication Network, Ministry of Education, Institute of Lightwave Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
We propose and demonstrate a simple method to accomplish arbitrary free spectral range (FSR) control of optical frequency combs (OFC). The approach is based on the combination of an optical tapped delay line (OTDL) structure and a phase modulator (PM). The OTDL structure is utilized to multiply the FSR of input OFC, and the PM is used to divide the FSR of the consequent OFC. We illustrate that the proposed method allows one to divide or multiply the FSR of original OFC by any anticipated integer or fractional factor. Numerical simulation results match well with our theoretical analysis.
光电子快报（英文版）
2021, 17(7): 390
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of All Optical Network and Advanced Telecommunication Network, Ministry of Education, Institute of Lightwave Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
2 School of Information and Communication Engineering, Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100101, China
An approach to generate high-speed and wideband frequency shift keying (FSK) signals based on carrier phase-shifted double sideband (CPS-DSB) modulation is proposed and experimentally validated. The core part of the scheme is a pair of cascaded polarization-sensitive LiNbO3 Mach–Zehnder modulators and phase modulators, whose polarization directions of the principal axes are mutually orthogonal to each other. A proof-of-concept experiment is carried out, where a 0.5 Gb/s FSK signal with the carrier frequencies of 4 and 8 GHz and a 1 Gb/s FSK signal with the carrier frequencies of 8 and 16 GHz are generated successfully.
microwave photonics frequency shift keying polarization-sensitive modulator microwave signals generation carrier phase-shifted double sideband modulation Chinese Optics Letters
2021, 19(10): 103901
1 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
提出一种基于简化扩展卡尔曼滤波(EKF)的低复杂度、双偏振载波相位恢复算法,记为XY-EKF算法。XY-EKF算法通过估计并补偿两个偏振态之间的相位偏移,只利用X偏振态的实部和Y偏振态的虚部(或X偏振态的虚部和Y偏振态的实部)对两个偏振态进行相位恢复,减少了卡尔曼滤波所需的信号分量。XY-EKF算法能够在保持估计准确度的前提下降低算法的复杂度。将XY-EKF算法应用于传输速率为224 Gbit/s的双偏振16QAM相干光传输系统,仿真结果表明,当激光器线宽和信号码元周期乘积分别为10 -5和10 -4时,XY-EKF算法与经典EKF算法具有等同的性能表现,而其复杂度相比经典EKF算法降低了1/3。在光信噪比一定的条件下,当误码率为3.8×10 -3时,XY-EKF算法的线宽容忍度比经典EKF算法提升了1 MHz。
光通信 载波相位恢复 卡尔曼滤波 数字信号处理 光学学报
2019, 39(11): 1106005
为了抑制下变频光载无线(Radio-Over-Fiber, ROF)链路中的三阶交调失真, 提出一种基于偏振调制器 (Polarization Modulator, PolM)-Sagnac环结构的线性下变频光载无线链路。理论阐述了这种结构的调制方式和工作原理, 对基于该结构的下变频光载无线链路性能进行了仿真分析。结果表明, 通过最优化三个偏振控制器 (Polarization Controller, PC)的参数以及偏振器 (Polarizer)与 PBS主轴的角度, 这种技术可以达到最佳链路增益, 同时系统的无杂散寄生动态范围 (Spurious Free Dynamic Range, SFDR)达到 127.4 dB. Hz2/3。
下变频 光载无线电 三阶交调失真 偏振调制器 Sagnac环 downconvert radio-over-fiber (ROF) third-order intermodulation distortion (IMD3) polarization modulator (PolM) Sagnac loop
北京交通大学光波技术研究所, 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
基于外调制器的光子毫米波生成技术具有频率调谐范围大、结构简单、稳定性强和信号频率纯度高等优点，被认为是实现高频宽带可调毫米波信号产生的有效解决方法。对基于一种双平行马赫曾德尔调制器（DPMZM）的光子倍频毫米波生成技术进行系统的理论分析，给出了实现四倍频、六倍频、八倍频毫米波产生的参数条件，在此基础上提出了一种不需要利用电相移器和光滤波器的四倍频毫米波产生方案，讨论了DPMZM消光比和调制深度对光子倍频毫米波生成的影响。
光纤光学 光子毫米波生成 倍频 双平行马赫曾德尔调制器
