光性能监测是实现可重配置波分复用光网络的一个关键技术。随着光通信速度从10 Gb/s提升到40 Gb/s甚至以上, 对光通道残余色散的容忍度下降到原来的1/16甚至以下, 需要对光通道的色散进行实时监测。利用非线性波导器件可进行全光域色散监测, 硅光波导具有较强的非线性特性, 其非线性折射率系数可达5×10-18 m2/W。当受光网络色散作用的信号光和探测光一起通过硅波导时, 将产生四波混频非线性效应, 光通道中不同色散值会产生不同程度的四波混频效应, 通过测量由四波混频效应产生的光谱变化结果, 可对波分复用光网络的色散进行监测。采用损耗系数为0.2 dB/cm, 长度为3 cm的硅波导, 模拟研究结果表明色散监测范围可达±40 ps/nm, 从而可以实现光网络色散的芯片级监测。

色散监测是实现高速光通信的一项关键技术,利用光波导器件的非线性效应进行色散监测可以实现集成化。硅光波导具有强烈的非线性特性,其非线性折射率系数约为5×10-18 m2/W。当信号光和抽运光耦合后通过硅光波导,会产生自相位调制(SPM),交叉相位调制(XPM)等非线性效应,这些效应都能引起光谱的变化。光通信链路中存在的不同色散值会使得信号波形发生变化,波形变化的信号会在硅光波导中产生不同程度的SPM,XPM效应。通过合理设置滤波器的中心频率和带宽,同时测量由SPM,XPM效应产生的光谱变化结果,可实现对链路中残余色散的监测。研究表明色散监测范围可达±40 ps/nm。

硅光子是新一代大规模光/电集成的理想技术,可实现各种常见光器件,其中硅微环电光调制器是一个重要器件。相对于幅度光调制,相移键控(PSK)光调制具有更好的功率利用率,是代替普通开关键控(OOK)调制方式的较好技术。相移键控光调制一般应用马赫-曾德尔调制器(MZM)来完成,但由于尺寸和工艺上的限制,普通铌酸锂马赫-曾德尔调制器难以应用于光集成系统。而尺寸在微米量级的硅微环电光调制器具有规模生产和光集成的前景。这里研究基于硅微环电光调制器的相移键控光调制,采用耦合模方程和一维时城有限差分(FDTD)方法分析了其静态和动态调制特性,以及光纤传输性能。采用1 bit时延马赫-曾德尔干涉仪解调,结果显示信号Q值可达20 dB以上,可实现无差错通信。

对于半导体光放大器(SOA),当输入光功率和SOA的饱和功率可比拟时,SOA表现出较强的非线性效应,包括自相位调制(SPM)和交叉相位调制(XPM)。SPM会使光谱在信号中心频率附近展宽,而XPM会在探测光附近产生新频率的光。链路中不同色散值会使输入光的峰值功率产生变化,从而在SOA中会产生不同程度的SPM和XPM效应。通过合理地设置滤波器的中心频率和带宽,同时测量由SPM和XPM效应产生的频谱变化结果,来达到对链路中残余色散(CD)进行监测的目的,色散监测范围可达±30 ps/nm以上。该技术可以实现对链路中残余色度色散和偏振模色散(PMD)的监测。