1 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
2 新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
采用光学相位共轭（OPC）法补偿相干光通信系统中的非线性损伤是当前光通信领域的研究热点之一。为了进一步提升OPC抑制光纤非线性的能力，针对掺铒光纤放大器的色散管理光传输链路，提出了一种优化共轭信号功率及共轭信号累积色散的两阶优化方法。理论分析表明，功率优化带来的性能增益仅与光纤的色散-衰减系数比有关。因此，以超大有效面积光纤和反色散光纤（SLA-IDF）及标准单模光纤和色散补偿光纤（SSMF-DCF）两种色散管理链路为例，对理论分析结论进行验证。数值模拟结果表明：9信道的偏振复用四相相移键控信号经过1920 km（24×80 km）的传输后，对于SLA-IDF链路，优化光强和色散后系统的最优信噪比（SNR）分别提升了3.8 dB和1.0 dB；对于SSMF-DCF链路，优化光强和色散后系统的最优SNR分别提升了0.4 dB和1.6 dB。
光通信 相干光通信 色散管理 光纤非线性 光学相位共轭 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1906001
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communication Networks, School of Information and Communication Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
2 Information and Quantum Laboratory, Institute of Fundamental and Frontier Sciences, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
The dissipative Kerr soliton microcomb provides a promising laser source for wavelength-division multiplexing (WDM) communication systems thanks to its compatibility with chip integration. However, the soliton microcomb commonly suffers from a low-power level due to the intrinsically limited energy conversion efficiency from the continuous-wave pump laser to ultra-short solitary pulses. Here, we exploit laser injection locking to amplify and equalize dissipative Kerr soliton comb lines, superior gain factor larger than 30 dB, and optical-signal-to-noise-ratio (OSNR) as high as 60 dB obtained experimentally, providing a potential pathway to constitute a high-power chip-integrated WDM laser source for optical communications.
Kerr microcomb optical injection locking coherent optical communications Chinese Optics Letters
2021, 19(12): 121401
1 国家电网有限公司 信息通信分公司，北京 100761
2 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430205
针对光纤非线性补偿中低通滤波器对数字后向传输(DBP)算法复杂度与补偿精度的影响，研究了256 Gb/s偏振复用16阶正交振幅调制(PDM-16QAM)信号在采用贝塞尔、高斯和巴特沃斯低通滤波器时的非线性补偿特性。实验结果表明：当步长较小时，3种低通滤波器对DBP算法影响基本一致；当步长较大时，高阶贝塞尔低通滤波器的性能最佳。此外，当低通滤波器阶数为1、3 dB带宽固定为8 GHz和步长大于40 km时，高斯低通滤波器比其它2种低通滤波器的Q因子高约0.1 dB。
相干光通信 低通滤波器 非线性 单模光纤 数字后向传输 coherent optical communications low pass filter nonlinearity single mode fiber digital backward transmission
1 武汉光迅科技股份有限公司, 武汉 430205
2 国家电网有限公司 信息通信分公司, 北京 100761
针对相干光纤通信系统中匹配滤波(如根升余弦滤波器)对系统的影响, 文章在不同光学带宽、残余色散以及非线性情况下, 对不同滚降因子Rf的系统特性进行了研究。文章分别仿真研究了256 Gbit/s偏振复用16阶正交幅度调制(PDM-16QAM)信号在光学带宽为33、50及100 GHz时的传输特性、残余色散在-300~300 ps/nm区间内的特性和注入功率为-3~4 dBm情况下传输1 200 km光纤链路的特性。仿真结果表明, 对于光学带宽受限的系统, Rf选取(1+Rf)B(B为信号波特率)与系统光学带宽相近的值为宜; 对于光学带宽接近两倍波特率的系统, 滚降因子Rf选取0.2~0.5为宜。
相干光通信 匹配滤波 根升余弦 单模光纤 coherent optical communications matched filter root raised cosine single mode fiber
国家电网有限公司信息通信分公司, 北京 100761
研究了相位共轭信号在长距离无中继传输系统中的抗非线性效应的性能。通过构建相应的仿真系统, 对比分析了单偏振信号与相位共轭信号的性能差异。仿真结果表明, 对于无中继传输系统, 相位共轭信号的色散预补偿与有中继传输系统有所差别。在传输信号为32-GBaud的QPSK、传输距离为330km以及后向泵浦设置为0.8W的情况下, 当前向泵浦为0.4, 0.6以及0.8W时, 相较于单偏振传输信号, 相位共轭信号的BER性能均可提高2dB以上。此外, 相对于单偏振信号, 相位共轭信号的传输距离约提升10%。
相干光通信 相位共轭 无中继 拉曼放大 单模光纤 coherent optical communications phase-conjugated unrepeatered Raman amplifier single mode fiber
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
针对相干光通信中载波频率漂移的问题,根据实际相干光通信系统,分别采用二进制相移键控(BPSK)和四相相移键控(QPSK)的调制方式,仿真分析了频率漂移引起的星座图周向旋转和误码率的升高。依据激光器频率调节和控制的原理,采用在信号输出端外接鉴相器、单片机和压电陶瓷驱动放大器的方法,设计了一种基于反馈判决控制回路的电路,实现本振激光器的频率对信号激光器的频率的跟踪,稳定载波频率。实验结果表明:当中频载波以100 MHz为基准时,反馈判决电路可将频率漂移稳定在±2 MHz的范围内,频率漂移补偿范围可达到吉赫兹量级,利于后续信号解调。该方案简单切实可行,适用于实际相干光通信系统。
光通信 相干光通信 自动频率控制 判决控制回路 窄线宽激光器 激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040601
哈尔滨工业大学深圳研究生院电子与信息工程学院, 广东 深圳 518000
面向光发射机信号畸变分析的应用场景,采取了一种相位近似缓变的相干检测系统,并借助聚类分析算法对畸变光信号进行分析预处理,精确估计畸变系数并实现较好的星座图恢复效果。该系统通过调整本振光传输链路长度使其与信号光传输链路的长度基本相等,本振光和信号光之间的相位差在较长的时间窗口内近似恒定,从而允许借助聚类分析方法对长时间窗口数据进行星座图的智能分析与预处理,基于聚类中心点位置计算获得畸变系数,同时以聚类中心位置作为参考进行后续均衡和载波相位处理。该方案解决了在信号畸变与相位噪声同时存在下的信号恢复难题,可实现精准信号畸变评估。在实验系统中使用聚类分析方法和盲相位搜索(BPS)算法对I-Q增益不平衡、I-Q幅度分布不均匀和I-Q相位误差三种发射机畸变信号进行处理,并进行相应的实验验证。仿真和实验结果均表明,该实验系统中聚类算法可对发射机的上述三种畸变损伤实现精确估计。
相干光通信 光发射机 信号畸变 聚类分析 相位延迟 激光与光电子学进展
2018, 55(3): 030604
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
在自由空间相干光通信系统中, 混频效率直接反映相干探测灵敏度。分别推导了混频效率随光轴径向误差、失配角、轴向离焦和大气湍流强度变化的表达式, 并进行了仿真分析。结果表明: 选择与波长匹配的束腰半径和相对孔径可使混频效率达到最大值0.8145。信号光与本振光的光轴径向误差对混频效率和相对孔径的影响最大, 接着是失配角和轴向离焦。将以上3种影响因素分别限制在0~4 μm、0~0.05 rad、0~200 μm范围内, 当选取1550 nm的光波作为通信波长且束腰半径为3.4λ、相对孔径为0.21时, 混频效率可达到0.55以上。在中强湍流条件下, 使用小口径接收天线能有效抑制大气湍流效应。
光通信 空间相干光通信 混频效率 相干探测 相对孔径 大气湍流 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 100605
1 西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048
2 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
为研究空间相干光通信的信噪比受本振光功率、探测器特性和光波偏振态的影响，对探测器在不同工作状态下以及光波偏振态变化时的信噪比进行了研究，讨论了在不同工作状态下探测器特性参数和本振光功率对信噪比的影响，并通过实验验证了本振光功率和光波偏振态对信噪比的影响。结果证明空间相干光通信中探测器特性参数限制了本振光功率的取值，实际最大信噪比小于理论值，最佳本振光功率大于理论值，且两光束的偏振方向越接近，输出信噪比越大，最佳本振光功率越小。
空间相干光通信 外差探测 信噪比 偏振控制 本振光功率 space coherent optical communications heterodyne detection signal-to-noise ratio polarization control local oscillator power 红外与激光工程
2016, 45(2): 0222002
1 西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
2 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
光外差探测效率不仅与大气湍流有关，还与信号光及本振光在探测器光敏面上的分布特性有。对不同光场分布下大气湍流对外差效率的影响进行了分析对比，讨论了湍流影响下外差效率随探测器半径的变化关系。结果表明: 当信号光和本振光为Airy+Gauss 模型时，大气湍流对外差效率的影响最小，且外差效率达到最大值后不随探测器半径的增大而变化；Airy+平面波模型受湍流的影响最大，即使在弱湍流下外差效率下降也十分迅速，最大可下降95.13%。
光通信 大气湍流 外差效率 光场分布 空间相干光通信 外差探测 激光与光电子学进展
2015, 52(8): 080601
