1 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
2 东北大学计算机科学与工程学院，辽宁 沈阳 110819
为了解决强度调制-直接检测正交频分复用（IM-DD OFDM）光通信系统中由光纤色散和非线性效应导致的传输性能下降的问题，提出利用正交偏振泵浦非简并四波混频（NFWM）产生的无波长偏移光学相位共轭（OPC）波对系统中的信号损伤进行光域补偿。首先在理论上推导了利用正交偏振泵浦NFWM生成OPC波的原理，基于上述原理，设计了无波长偏移OPC实现方式，在正交偏振态上得到与原信号波长完全一致的OPC波。然后对影响生成OPC波功率的因素进行了具体分析。最后依据优化参数设置，进行仿真验证，结果表明所提系统能够以114.375 Gbit/s的传输速率在长度为240 km的标准单模光纤链路中传输。
光通信 强度调制-直接检测 正交频分复用 色散补偿 非线性抑制 光学相位共轭
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
2 东北大学计算机科学与工程学院，辽宁 沈阳 110819
为了实现直接检测（DD）光正交频分复用（OOFDM）系统安全可靠通信，在发送端利用混沌加密技术来提高DD-OOFDM系统的安全性，在接收端采用Kramers-Kronig（KK）接收机来解决OFDM信号子载波拍频干扰的问题。利用混沌加密前后的图像像素值分布对系统的安全性进行分析验证。此外，分析了KK接收机的结构和其实现的条件，仿真测试了基于混沌加密和KK接收机的DD-OOFDM系统的误码率性能。
直接检测 光正交频分复用 子载波拍频干扰 混沌加密 Kramers-Kronig接收机 光学学报
2023, 43(19): 1906004
Author Affiliations
Abstract
College of Electronic and Optical Engineering & College of Flexible Electronics (Future Technology), Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
Based on the nonlinear and mode coupling effect in few-mode photonic crystal fiber (FM-PCF), an approach for supercontinuum (SC) generation in the mid-infrared (MIR) region is proposed. The propagation characteristics of Ge11.5As24Se64.5 FM-PCF have been analyzed and optimized by the full-vector finite element method. The two-mode generalized nonlinear Schrodinger equation (TM-GNLSE) is set up, and the SC generation has been analyzed by the split-step Fourier method. The SC from 1.80 μm to 11.32 μm is generated by pumping 3.0-cm-long fiber at the central wavelength of 3.0 μm, the peak power of 120 W, and the pulse duration of 250 fs.
光电子快报（英文版）
2022, 18(4): 233
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院, 重庆 400065
2 东南大学毫米波国家重点实验室, 江苏 南京 211189
3 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
提出了一种基于绝缘体上硅的低纹波因数、高形状因子的片上光学平顶滤波器方案。该方案采用跑道型环谐振器辅助非对称马赫-曾德尔干涉仪结构,可实现纹波因数(通带最大功率与最小功率之比)约0.11 dB、形状因子(3 dB带宽与20 dB带宽之比)约0.79、旁瓣抑制比约22.78 dB、插入损耗约0.22 dB、自由光谱范围(FSR)约5.22 nm的滤波谱线。在不改变结构的情况下,通过成比例缩小相关尺寸,滤波曲线的FSR可相应变化。当尺寸缩小为原来的58%时,FSR增加至11.17 nm、形状因子为0.81、插入损耗为0.21 dB、纹波因数和旁瓣抑制比分别约0.14 dB和16.83 dB。最后,模拟了小尺寸滤波器在实际制作中工艺误差对器件滤波性能的影响,并进一步提出和证明利用片上微型热电极对该器件进行加热可有效削弱此影响的结论。该平顶滤波器具有尺寸小、质量小、制造简单、工艺容差大、纹波因数低、形状因子高、损耗小等优势,可广泛应用于频率梳产生、光开关等光信号处理领域。
集成光学 光子集成电路 平顶滤波器 跑道型微环谐振器 光学学报
2021, 41(24): 2413001
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院移动通信教育部工程研究中心移动通信技术重庆市重点实验室, 重庆 400065
2 东南大学毫米波国家重点实验室, 江苏 南京 211189
3 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
在集成光学回路中,相较于对称的洛伦兹线型,非对称的Fano谐振线型能实现光传输强度的急剧改变,从而有效提升光开关、调制器和传感器的灵敏度。提出了一种基于光栅辅助微环结构的Fano谐振器。该谐振器采用绝缘体上硅材料,通过在跑道微环内加入两组波导光栅结构实现Fano谐振。基于传输矩阵理论,推导了该谐振器的传输谱线,并分析了器件中不同结构参数对Fano谱线谐振峰位置、凹陷深度和斜率的影响,实现了最高斜率为-299.67 dB/nm、凹陷深度为9 dB、损耗为6.4 dB的Fano谐振谱线。该Fano谐振器具有斜率高、尺寸小、制造简单等优势,能广泛应用于光开关、光传感和光探测等领域。
集成光学 Fano谐振器 集成光学器件 微环谐振器 光栅 硅光子学 光学学报
2021, 41(22): 2213001
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院, 重庆 400065
2 东南大学毫米波国家重点实验室, 江苏 南京 211189
3 重庆声光电有限公司, 重庆 400060
光功率分配器(OPS)是光子集成电路的基本元件之一,广泛应用于多种领域。功率分配比(PSR)可调的OPS可提高光子集成电路的灵活性,简化光子集成电路系统。提出了一种硅基PSR大范围可调的OPS集成芯片方案,通过将对称2×2多模干涉仪、波导光栅和狭缝结构等硅基器件结合在一起,并改变输入光信号的波长和微型热光调制器两端加载的电压,实现了大范围可调的PSR。实验结果表明,本方案得到的两种OPS结构可分别在6.72 nm和5.56 nm波长范围内实现0.51~36.91和0.88~230.46的PSR变化;在50 ℃的温度变化下,可实现8.58~29.75和5.01~425.43的PSR变化。且该OPS具有尺寸小、质量轻、灵活性高等优势,可广泛应用于光开关、信道划分、功率分配等通信和信号处理领域。
集成光学 分光器 全光器件 硅光子学 光子集成电路
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院, 重庆 400065
2 东南大学毫米波国家重点实验室, 江苏 南京 211189
反射镜作为光子集成电路的基本元件,被应用于量子通信、智能电网、航空航天等多种领域。高反射率、低温度敏感性的片上光反射镜可以大大简化光子集成电路系统,提高光子集成电路的可靠性和稳定性。因此,提出了一种基于绝缘体上硅的高反射率、低温度敏感性片上光反射镜方案。该方案采用Sagnac环结构,可在3.41 nm波长范围内实现超高反射率(反射率大于90%),在32.85 nm波长范围内实现高反射率(反射率大于80%)。通过片上微型热电极对该反射镜进行加热,结果表明,当微型热电极的功率从0 mW逐渐升高至6 mW时,在1566.5~1568.58 nm波长范围内反射镜的波长漂移量小于0.045 nm,反射率变化小于0.19 dB。该反射镜具有尺寸小、质量轻、制造简单、反射率高、损耗小、温度不敏感等优势,可广泛应用于激光器、微波光子滤波器、光传输网等通信和信号处理领域。
集成光学 光反射镜 Sagnac环 硅光子学 光子集成电路
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing Key Laboratory of Space-Ground Interconnection and Convergence, School of Information and Communication Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
2 Institute of Electronic and Information Industry, China Center for Information Industry Development, Beijing 100876, China
3 Department of Electronic Engineering, College of Information Science and Technology, Jinan University, Guangzhou 510632, China
This paper proposes a hybrid layered asymmetrically clipped optical (HLACO) single-carrier frequency-division multiplexing (SCFDM) scheme for dimmable visible light communication. It designs a signal structure that combines layered asymmetrically clipped optical (LACO)-SCFDM and negative LACO-SCFDM in proportion for improving the inherent weaknesses of orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM)-based dimmable schemes and further enhancing the system performance. Compared to the HLACO-OFDM-based dimming scheme, it obtains a lower bit error ratio and enables efficient communication over broader dimming range. Its spectral efficiency realizes 2.875 bit·s-1·Hz-1 within the dimming range of 30%–70%, and the attainable average spectral efficiency gains exceed at least 19.21% compared to other traditional dimmable schemes.
dimming control single-carrier frequency-division multiplexing visible light communication spectral efficiency complexity Chinese Optics Letters
2021, 19(4): 040601
南京邮电大学电子与光学工程学院、 微电子学院, 江苏 南京 210023
设计了一种以高非线性三硫化二砷(As2Se3)作为纤芯、以温敏材料甲苯填充包层的悬吊芯光纤,并提出了一种产生可调谐超连续谱(SC)的方法。通过全矢量有限元法数值模拟了光纤中传输光的色散和非线性特性,利用非线性薛定谔方程和分步傅里叶算法分析了在甲苯临界温度为-90~110 ℃范围内产生的SC,并进行了结构参数和泵浦参量的优化;引入光谱平坦度(SFM)的概念,对模拟产生的SC进行定量分析。研究发现,当光纤纤芯直径为3μm时,利用中心波长为3.1μm、峰值功率为20kW、脉冲宽度为300fs的泵浦源可在临界温度下实现1.20μm光谱宽度的调谐;随着可调谐光谱宽度的增大,SFM略有下降,SFM的取值范围为0.89~0.92,这说明SC保持平坦。产生的可调谐SC在物质探测、光谱学和环境分析等领域具有广阔的应用前景。
光纤光学 超连续谱 可调谐光谱 悬吊芯光纤 温控 光谱平坦度
南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
提出了一种基于高非线性氟化镁光子晶体光纤产生紫外超连续光源的方法。采用分步傅里叶法求解光纤的非线性薛定谔方程,基于光子晶体光纤数值模拟了扩展到紫外波段的超连续谱的产生;通过分析光纤结构参量与泵浦光源参数对紫外超连续谱产生的影响,得出了光纤长度、色散参量以及泵浦脉冲峰值功率、初始脉冲宽度对超连续谱光谱宽度的影响规律。研究发现:当光子晶体光纤长度为8 cm、脉冲中心波长为450 nm、峰值功率为3.1 kW、初始脉冲宽度为40 fs时,可获得展宽至紫外的超连续谱,范围为279.6~769.0 nm。
光纤光学 紫外超连续谱 光子晶体光纤 非线性效应 色散 光纤材料
