提出了一种基于光纤中四波混频(FWM)效应实现对光信号的再放大和再整形的2R再生功能的方法, 分析了该方法的工作原理, 设计了一种基于光纤FWM效应实现光信号2R再生的光纤传输仿真系统。仿真结果表明, 2R再生信号良好, 系统Q值达到21.59, 验证了该方法的可行性。所设计的2R再生方案中, 泵浦光的波长与功率是影响FWM效率和2R再生性能的主要因素, 对其进行了扫参研究, 得出泵浦波长为1548nm、功率为40dBm时, 2R再生性能最优。

本文提出了光码多分址(CDMA)和光密集波分复用(DWDM)的混合系统, 全面研究了四波混频(FWM)的影响。在这个系统中, 主要存在两个四波混频问题：包括多址干扰(MAI)和码间干扰(ISI)的帧间四波混频和信道内四波混频。结果表明, 综合考虑信道间和信道内四波混频的影响, 最佳发射功率可选为18 dBm。当发射功率大于18 dBm时, 混合系统的误码率(BER)将增加。基于此, 本文提出了一种电光相位调制器(EOPM)模块, 将其放置在波分复用器之后, 通过抑制信道内四波混频的影响, 同时调制所有波长信号的相位, 从而增加混合系统的非线性容限, 这极大地改善了基于OOK传输的光学CDMA-DWDM混合系统的性能。此外, 由于多对角线(MD)结构具有零互相关特性, 通过使用多对角线识别序列码可以减少多址干扰的影响。结果还表明, CDMA技术与色散相结合有助于降低信道间四波混频的影响。此外, 识别序列码间隔在减轻码间干扰中起着至关重要的作用, 如结果所示, 当识别序列码间隔压缩至比特持续时间的25％时, 可以避免码间干扰, 此时所提出的混合系统的性能最佳。

为了提高光传输容量，提出了一种四进制正交幅度调制相干光检测正交频分复用系统与密集波分复用系统平行复用的超信道系统。利用Optisystem软件和Matlab软件搭建仿真平台，采用非线性分离模型控制四波混频噪声的加入，并使用误差向量幅度来测量误码率。在不同的传输速率、复用间隔和信道数下，通过仿真不同的循环前缀、入纤功率来研究四波混频对系统的影响和系统的非线性容限。仿真结果表明，随着循环前缀的增大，误码率先减小后增大，有最优取值，一般为快速傅里叶变换窗口长度的1/8。新型光纤链路超信道系统的误码率总是比常规光纤链路的小，且有更好的非线性容限。

为了实现相位调制光信号的相位混合运算(2θA-θB、2θB-θA), 描述了简并四波混频光互调效应的工作原理, 给出了泵浦消耗情形下四波混频闲频光振幅和相位的解析表达式。重点研究了基于高非线性光纤的相位混合运算器件的实现方案, 以四进制相位信号为例分析了输入光幅度噪声对两种相位互调运算结果的影响。仿真计算表明, 该运算器件的光噪声指数(光信噪比的劣化)约为6.6 dB; 当输入光信噪比不低于25 dB时, 两种运算的符号错误率均低于10-3, 对应的误差矢量振幅约为22%。

Wavelength conversion based on degenerate four-wave mixing (FWM) was demonstrated and compared between silicon nanowire and microring resonator (MRR). 15 dB enhancement of conversion efficiency (CE) with relatively low input pump power (5 mW) was achieved experimentally in an MRR. The impacts of bus waveguide length and propagation loss were theoretically analyzed under the effect of nonlinear loss.

Differential quadrature phase shift keying (DQPSK) modulation is attractive in high-speed optical communications because of its resistance to fiber nonlinearities and more efficient use of fiber bandwidth compared to conventional intensity modulation schemes. Because of its wavelength conversion ability and phase preservation, semiconductor optical amplifier (SOA) fourwave mixing (FWM) has attracted much attention. We experimentally study wavelength conversion of 40 Gbit/s (20 Gbaud) non-return-to-zero (NRZ)-DQPSK data using FWM in a quantum dash SOAwith 20 dB gain and 5 dBm output saturation power. Q factor improvement and eye diagram reshaping is shown for up to 3 nm pump-probe detuning and is superior to that reported for a higher gain bulk SOA.

文章主要利用HNLF(高非线性光纤)实现超宽带波长转换。从HNLF出发, 简单介绍了光纤的基本原理和参数, 利用光纤的耦合振动方程, 推导了FWM(四波混频)效应进行波长变换的理论依据, 并分析了影响波长转换效率的因素。针对这些因素, 利用Optisystem仿真软件在常规非线性光纤中进行仿真验证。通过调整相关参数, 在自定义参数HNLF中实现了较大带宽和较高效率的波长转换。

全光波长转换技术在波分复用网络中有着非常重要的作用, 尤其是基于SOA(半导体光放大器)的全光波长转换技术, 已有较为成熟的理论研究, 但其性能上仍存在很多不足。文章对基于SOA的全光波长转换技术的原理和性能特点进行了分析和比较。由最基础的不同类型的基于SOA的全光波长转换技术扩展到改进的技术方案, 对不同结构和类型的全光波长转换技术进行了特性分析和比较, 并对它们的应用前景和发展方向进行了展望。结果表明, 通过改变SOA的增益特性或者改变系统结构, 均能在不同方面改善全光波长转换技术的性能参数。

基于微环谐振腔FWM(四波混频)效应产生的OFC(光频梳)可实现多波长光源和光孤子传输、存储等, 能很好地满足光通信网络的要求。对基于微环谐振腔的OFC已有大量的实验报道, 但是理论研究却有些不足。文章介绍了目前两种微环谐振腔OFC的理论分析方法, 即NCME(非线性耦合模方程)和非线性LLE (Lugiato-Lefever方程), 对这两种方法的优缺点进行了比较分析。结果表明, LLE由于其计算速度快, 更适合用于基于微环谐振腔的超宽带OFC的理论研究。

基于OptiSystem软件平台提出了一种关于FWM（四波混频）噪声对系统性能影响程度进行评估的非线性分离模型，同时提出了一种新型的色散图。利用该模型对同偏振态33信道DWDM（密集波分复用）系统的FWM噪声进行了仿真。仿真结果表明，在给定的系统条件下，所有信道都采用DPSK（差分相移键控）调制的纯DPSK系统比采用DPSKOOK（开关键控）混合调制的系统有更好的非线性容限。对于新型色散管理系统，当单信道速率和入射光功率较大时，DPSKOOK的混合调制系统与纯DPSK调制系统相比，FWM噪声对系统性能影响更大。