作者单位
摘要
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏 南京 210023
随着光纤通信技术的不断发展,基于轨道角动量(OAM)模式传输的空分复用技术引起了人们的广泛关注。本文提出了一种反谐振光纤(ARF),其结构主要分为三部分:内层高折射率紫水晶玻璃管作为环芯,其有效增大了纤芯与包层的折射率差,有利于OAM模式的稳定传输;中间层二氧化硅(SiO2)玻璃管起到调节色散的作用;外层负曲率管处于反谐振状态,进一步增强了对环芯光子能量的限制。该光纤可在1.5~1.7 μm波段内稳定传输130个OAM模式。基于矢量有限元法(FEM)对ARF进行建模仿真与分析,结果表明,最大有效折射率差为6.08×10-3,最小色散变化率仅为0.43 ps·nm-1·km-1,限制损耗(CL)维持在10-14~10-8dB/m量级之间且最高模式纯度达到99.26%,有效模场面积最大值为187.38 μm2,非线性系数最小值为0.87 W-1·km-1,数值孔径(NA)均大于0.064。此外,还分析了光纤制作误差对其性能的影响。本文所设计的支持OAM模式传输的ARF在长距离光纤通信、高速信息传输等领域具有广泛的应用前景。
轨道角动量 反谐振光纤 限制损耗 色散 光纤通信 
光学学报
2023, 43(23): 2306006
Author Affiliations
Abstract
iXblue, 34 rue de la Croix de Fer, 78100 Saint-Germain-en-Laye, France
Dispersion of light waves is well known, but the subject deserves some comments. Certain classical equations do not fully respect causality; as an example, group velocity vg is usually given as the first derivative of the angular frequency ω with respect to the angular spatial frequency km (or wavenumber) in the medium, whereas it is km that depends on ω. This paper also emphasizes the use of phase index n and group index ng, as inverse of their respective velocities, normalized to 1/c, the inverse of free-space light velocity. This clarifies the understanding of dispersion equations: group dispersion parameter D is related to the first derivative of ng with respect to wavelength λ, whilst group velocity dispersion GVD is also related to the first derivative of ng, but now with respect to angular frequency ω. One notices that the term second order dispersion does not have the same meaning with λ, or with ω. In addition, two original and amusing geometrical constructions are proposed; they simply derive group index ng from phase index n with a tangent, which helps to visualize their relationship. This applies to bulk materials, as well as to optical fibers and waveguides, and this can be extended to birefringence and polarization mode dispersion in polarization-maintaining fibers or birefringent waveguides.Dispersion of light waves is well known, but the subject deserves some comments. Certain classical equations do not fully respect causality; as an example, group velocity vg is usually given as the first derivative of the angular frequency ω with respect to the angular spatial frequency km (or wavenumber) in the medium, whereas it is km that depends on ω. This paper also emphasizes the use of phase index n and group index ng, as inverse of their respective velocities, normalized to 1/c, the inverse of free-space light velocity. This clarifies the understanding of dispersion equations: group dispersion parameter D is related to the first derivative of ng with respect to wavelength λ, whilst group velocity dispersion GVD is also related to the first derivative of ng, but now with respect to angular frequency ω. One notices that the term second order dispersion does not have the same meaning with λ, or with ω. In addition, two original and amusing geometrical constructions are proposed; they simply derive group index ng from phase index n with a tangent, which helps to visualize their relationship. This applies to bulk materials, as well as to optical fibers and waveguides, and this can be extended to birefringence and polarization mode dispersion in polarization-maintaining fibers or birefringent waveguides.
Birefringence Chromatic dispersion Dispersion Effective index First-order dispersion Group birefringence Group index Group velocity dispersion Index of refraction Polarization mode dispersion Refractive index Second-order dispersion 
Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2022, 18(1): 2022001
作者单位
摘要
1 长春大学 理学院,长春 130000
2 长春理工大学 材料科学与工程学院,长春 130000
非对称结构光子晶体光纤应用广泛。其良好的偏振特性、灵活的色散调控能力以及低限制损耗品质,对于优化与改善偏振光纤器件、非线性光学光纤、光通信光纤、光纤传感器等性能发挥着关键的作用。选用高折射率铋锗镓激光玻璃为材料,设计了八边形阵列、矩形晶格排列的光子晶体光纤,纤芯缺陷区包层及外包层均为圆形空气孔。模拟实验数据显示,结构参数为M=0.5,0.6时,在波长为1.55 μm处的双折射系数分别为1.16×10−2和1.33×10−2;在近红外波段短波区,矩形晶格结构光子晶体光纤的色散范围分别在±30 ps·nm−1·km−1之间及−18~32 ps·nm−1·km−1之间。色散斜率较低,曲线具有零色散点,展现了良好的连续谱调控能力;在1.00~1.90 μm波段内,当M=0.5,0.6时,光纤限制损耗稳定在10−7~10−9 dB·km−1之间;在1.55 μm处,限制损耗测量值分别为2.32×10−7和1.62×10−8 dB·km−1
矩形晶格 铋锗镓激光玻璃 双折射 色散特性 限制损耗 rectangular lattice Bi-Ge-Ga laser glass double refraction chromatic dispersion limit loss 
强激光与粒子束
2021, 33(10): 101002
作者单位
摘要
1 武汉邮电科学研究院, 武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司, 武汉 430205
针对传统C波段高速光模块传输距离过短的问题, 文章对一种准相干接收技术进行了研究, 结合现有25 Gbit/s光模块进行了实验, 并讨论了准相干接收技术的应用方案。研究发现, 准相干接收技术以外差相干检测技术为基础, 具有结构简单和成本低等优点, 在不使用额外的电或光色散补偿技术的前提下, 准相干接收机也能有效减少色散对高速光模块传输距离的影响。实验结果表明, 准相干接收机对因色散而劣化的光信号具有很强的处理能力, 使用准相干接收机可以显著提高光模块的传输灵敏度, 能够将采用传统强度调制技术的C波段25 Gbit/s光模块的传输距离从当前的10 km左右延长至25 km以上。
准相干接收机 C波段 25 Gbit/s光模块 色散 quasi-coherent receiver C-band 25 Gbit/s optical transceiver chromatic dispersion 
光通信研究
2021, 47(1): 36
作者单位
摘要
安徽大学 电子信息工程学院,安徽 合肥 230601
相位恢复是利用能观测到的强度信息恢复原始相位信息。强度传输方程(TIE)作为一种传统的非干涉相位恢复技术,只需通过测量至少两个相近平面的强度信息即可计算出相位信息。这种方法通常需要通过移动被测物体或摄像机来获取强度图像,不可避免地会产生机械误差。提出了一种新的相位恢复方法:与色散融合的混合相位恢复算法(CD-HPR)。通过设置不同波长的光通过单透镜系统得到物体在同一位置成的像,这样不需要机械运动就能获得聚焦和散焦图像强度,然后结合散焦量与波长之间的关系计算出散焦量,再用强度传输方程计算初始相位信息。角谱迭代算法的使用较好地改进了初始相位值。在仿真实验中,该方法恢复的相位与原始相位之间的均方差为0.1076;同时,通过实验恢复了透镜阵列的相位,实验结果与实际参数的误差为3.4%,证明了该方法的正确性和有效性。该方法扩展了传统方法要求光源为单色的局限性,提高了计算精度。
chromatic dispersion phase retrieval single-lens system transport of intensity equation angular spectrum iteration 色散 相位恢复 单透镜系统 强度传输方程 角谱迭代 
红外与激光工程
2020, 49(10): 20200017
王炫 1程松 1罗清 2王文忠 2[ ... ]项旻 2
作者单位
摘要
1 国家电网公司西北分部, 西安 710048
2 武汉光迅科技股份有限公司, 武汉 430205
针对下一代动态光网络, 光纤长度可能根据链路需要随时变化, 以及由于光纤老化造成色散参量变化等因素可能造成链路中的色散值在接收端很难提前预知, 因此要求未来光网络节点中的接收端能够自适应地估计出色散值然后补偿信号。文章在光网络节点的数字相干接收机中提出了一种基于峰均值功率比的色散估计算法, 并在224 Gbit/s偏振复用(PDM)-16正交振幅调制(QAM)和336 Gbit/s PDM-64QAM的多种长距离传输(400、800、1 200、1 600和2 000 km标准单模光纤(SSMF))系统中验证了其可行性及有效性。仿真结果表明, 文章所提算法具有很好的色散估计精度, 色散估计标准差低于100 ps/nm。该算法对偏振模色散(PDM)和偏振相关损耗(PDL)具有较强的容忍性, 例如群速度时延(DGD)低于15 ps及PDL在7 dB以内时, 算法都可实现很好的估计精度。同时该算法对非线性效应也具有较强的容忍性。
色散估计 相干检测 调制格式 chromatic dispersion coherent detection modulation format 
光通信研究
2020, 46(5): 24
赵粹臣 1,2赵文宇 1薛文祥 1,2全洪雷 1,2[ ... ]张首刚 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院国家授时中心 时间频率基准重点实验室, 西安 710600
2 中国科学院大学 天文与空间科学学院, 北京 100049
报道了利用50 km光纤实现4.38×10-15@1 s和2.80×10-18@65.5×103 s稳定度的微波频率传递的实验研究.实验系统采用多普勒噪声消除技术,通过在本地端探测往返传递的微波信号相位获得链路上的相位变化信息,并实时控制光延迟调整机构进行补偿.光延迟控制采用压电陶瓷的快速拉伸和慢速光纤温控联合方式,可实现5 ns和千赫兹带宽的光延迟控制,能够实现光纤噪声的长期高精度补偿.与电相位补偿相比,光延迟补偿受微波泄露的影响相对较小,而微波泄露影响在类似系统难以避免,因此这种方式更利于获得高稳定度的频率传递.此外,系统采用变频往返传递消除光寄生反射效应,以及色散补偿光纤减小因色散引起的调制信号衰减等措施,提高了系统的技术指标.
微波频率传递 多普勒噪声消除 光纤色散补偿 可变延迟线 频率稳定度 Microwave frequency transfer Doppler noise cancellation Fiber chromatic dispersion compensation Variable delay line Frequency instability 
光子学报
2020, 49(8): 0806002
Author Affiliations
Abstract
1 National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
2 Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation, Ministry of Education, Nanjing 210093, China
The chromatic aberration of metasurfaces limits their application. How to cancel or utilize the large chromatic dispersion of metasurfaces becomes an important issue. Here, we design Si-based metasurfaces to realize flexible chromatic dispersion manipulation in mid-infrared region. We demonstrate the broadband achromatic metalens and achromatic gradient metasurface to cancel the chromatic aberration over a continuous bandwidth (8–12 μm). In contrast, the metalens and gradient metasurface with enhanced chromatic dispersion have also been realized, where the focal length and deflection angle with different wavelengths vary more significantly than the conventional devices designed with geometric phase. These demonstrations indicate promising potential applications.
metasurfaces chromatic dispersion manipulation achromatic metalenses super dispersion 
Chinese Optics Letters
2020, 18(8): 082401
作者单位
摘要
科锐安通讯技术(上海)有限公司, 上海 201203
线路侧光模块CFP2-DCO在4G/5G网络建设中具有重要而广泛的应用, 而光信噪比(OSNR)指标是评估其性能的重要参数。光纤通信系统中的偏振模色散(PMD)及色度色散(CD)的干扰, 对OSNR性能有重要的影响, PMD及CD的干扰对系统OSNR造成的劣化即为PMD、CD的OSNR代价。探讨了OSNR的不同测试方法, 并针对通信设备制造商在实验室对OSNR进行测试的需求, 搭建了一种OSNR及PMD、CD干扰代价的自动化测试平台。利用该平台对CFP2-DCO的OSNR及PMD、CD的OSNR代价进行了测试, 并进一步测试得到叠加PMD、CD干扰后的OSNR代价及PMD、CD与OSNR的关系曲线。测试结果表明: PMD、CD的干扰越大, 通信系统对OSNR的要求越高, 因此应尽量降低系统的PMD、CD干扰, 从而可以优化系统性能, 提高通信质量。
数字相干光模块 密集波分复用 可重构光分插复用器 光信噪比 光传送网 偏振模式色散 色度色散 digtal coherent opic module dense wavelength division multiplexing reconfigurable optical add drop multiplexer optical signal-to-noise ratio optical transmission network polarization mode dispersion chromatic dispersion 
光通信技术
2020, 44(2): 24
作者单位
摘要
安徽大学 电子信息工程学院, 安徽 合肥 230039
针对基于强度传输方程(Transport of Intensity Equation, TIE)的非干涉相位恢复技术要求光源是单色的限制, 以及强度采集过程移动CCD或物体而引入的机械误差, 提出了一种适用于透镜模型下的色散相位恢复技术。该方法基于透镜成像系统的相位变换特性, 将色散与TIE结合在一起, 使不同波长的光经过透镜系统后在同一位置成像, 从而在不机械移动的情况下获得聚焦和散焦强度图像。再利用散焦量与波长的关系结合TIE计算出物体的相位信息。模拟实验中用该方法恢复物体的相位与原始相位的相关性系数为0.970 7, 均方根误差为0.061 8; 同时真实实验对透镜阵列相位进行了恢复, 实验结果与真实参数误差为1.74%, 证明了所提方法的正确性和有效性。
相位恢复 强度传输方程 色散 透镜成像系统 phase retrieval transport of intensity equation chromatic dispersion lens imaging system 
红外与激光工程
2019, 48(6): 0603018

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