考虑少模光纤中自相位调制和交叉相位调制效应对导波光传播特性的影响,给出了相应非线性耦合模方程的解析解,并用于计算少模光纤的非线性系数和分析少模光纤通信系统的非线性补偿。以支持两个线偏振(LP)模的四相相移键控(QPSK)信号系统为例,仿真分析了模式损耗和非线性效应对模分复用系统性能的影响,重点分析了模间相位调制的补偿作用和补偿算法的适应性。研究表明,补偿后能够正确解调QPSK信号所容许的模式损耗偏离会随着其参考值的增加而增大,少模光纤通信系统中非线性补偿效果主要受限于模间非线性系数,其所容许的最大偏离为0.146 W -1·km -1。

研究了椭圆纤芯少模光纤的模式特性,给出了少模光纤中克尔非线性耦合模方程的一般形式,详细描述了少模光纤参量放大器的设计方法。利用COMSOL仿真软件获得了导波光场模式分布对纤芯椭圆率的依赖关系,进而计算了少模之间的四波混频相位失配因子和相应的模场交叠积分(或非线性系数)。研究了阶跃型折射率分布的椭圆纤芯少模光纤中三个模群的简并四波混频过程。结果表明,当LP_21a模的抽运光功率为0.5 W时,LP_11a模的信号光增益达到20.15 dB,在增益劣化2 dB的范围内可允许的椭圆纤芯误差为0.6 μm。

采用解析方法分析讨论泵浦消耗情形下的准相位匹配范围以及相位匹配条件的变化, 并给出相位匹配条件的表达式.比较分析小信号近似和泵浦消耗两种情形下四波混频增益演化过程.研究表明, 在泵浦消耗情形下, 随转移功率的增大, 满足总相位匹配的线性失配因子从负值逐渐趋于0, 准相位匹配范围也越来越小; 确定四波混频的准相位匹配范围, 可简化波分复用或空分复用系统中级联四波混频的分析过程; 小信号近似模型只适合于转移功率远小于泵浦功率的情形, 满足总相位匹配的线性失配因子不依赖于光纤长度.

并行光逻辑运算器件是未来高速大容量全光信号处理的关键器件,也有助于降低信息的传输时延。利用光纤四波混频的非相敏放大(FWM-PIA)机理,设计三通道光相位混合运算器(A+B-C,A+C-B,B+C-A)。通过建立并求解级联四波混频(FWM)的非线性耦合模方程组,揭示光相位运算器输出闲频光与输入信号光之间的固定相移关系,为相位补偿方法的实施提供理论依据。计算表明,该并行混合运算器的幅度噪声指数和误差矢量幅度(EVM)的相位噪声转移系数分别为0.9 dB和1.67;当输入四相相移键控(QPSK)信号的信噪比大于24 dB和EVM小于12%时,无纠错编码的符号错误率低于10 ^-3。比较三通道和单通道两种相位运算器的性能,由于相位运算器是通过FWM相位匹配关系执行混合运算功能的,它们有相同的相位噪声转移特性,但前者的噪声指数略低0.2 dB,光功率转移效率高一倍以上。

针对放大自发辐射噪声引起的信号劣化情形, 分析了时钟抽运四波混频光纤再生器的静态和动态功率转移函数(PTF)以及Q因子转移函数(QTF)三者之间的差异, 揭示了消光比参数对动态PTF曲线的影响。重点研究了全光再生器的动态PTF和QTF特性, 发现仿真结果与实验数据相吻合。研究表明, 在给定波长配置和光纤参数下, PTF输出饱和点和QTF最佳工作点所对应的输入光功率相差1 dB, 且与抽运光功率基本无关。该结论意味着通过测量动态PTF曲线可以获得最佳工作点的信息。

介绍了以单片机为核心设计CCD驱动系统的新方法.该方法采用新型高集成度(集成AD及RAM)、超高速(单周期指令50 ns)单片机c8051F020为微处理器,在根本上克服了传统单片机CCD驱动系统中驱动频率慢的弱点;驱动脉冲由单片机的通用输入输出口产生,各路驱动脉冲间的时序关系由软件控制,免除外围电路中使用单稳态触发器;采用该方法的驱动电路只需使用2颗芯片(单片机与CCD),电路连接简单且板面积大为减小.该驱动系统在采用单片机片内集成的500 kHz模数转换器时工作频率接近500 kHz,积分时间由单片机内部的定时器作为标准时钟源确定,精度可以达到50 ns.

介绍了一种新型的红外光谱测量系统,它由准直发射系统和聚焦接收系统两大部分组成,以声光可调谐滤光器(AOTF)为色散元件,连续改变AOTF的驱动频率就能实现快速波长扫描,达到实时测量目的.该系统具有结构简单、测量快速等特点,可用于在线有害气体检测和红外光谱分析.实验表明,系统光谱测量范围为2.5～5μm,光谱分辨力为10nm.