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Abstract
College of Opto-Electronic Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
We fully demonstrate the special requirements of a mid-infrared all-optical wavelength converter. The construction mechanism of a 2.05 µm all-optical wavelength converter based on the single-wall carbon nanotube (SWCNT) is proposed. Systematic experiments are carried out, and the converter device is successfully developed. With the assistance of SWCNT-coated microfiber, the conversion efficiency up to is realized, and the tuning range can reach 9.72 nm. The experimental results verify the correctness of the proposed mechanism and the feasibility of the converter device so that it can be a new technical approach for all-optical wavelength conversion beyond 2 µm. We believe the research can extend the application of this composite waveguide in the field of all-optical communication.
all-optical wavelength conversion single-wall carbon nanotube 2.05 µm microfiber fiber laser Chinese Optics Letters
2022, 20(6): 060602
1 河北工业大学电子信息工程学院, 天津 300401
2 河北工业大学天津市电子材料与器材重点实验室, 天津 300401
理论分析和模拟仿真了双单边带离散多音频(Twin-SSB-DMT)信号经全光波长变换(AOWC)实现的多路传输。从理论方面研究双单边带信号的产生原理, 并对转换光与原始信号光之间的关系进行了分析。通过设置推挽式调制器双臂射频信号, 得到左单边带为离散多音频-正交幅度调制(DMT-4QAM)、右单边带为DMT-16QAM的双单边带信号。传输速率为20 Gbit·s-1的双单边带信号经过半导体光放大器中四波混频效应产生了1~8路高质量的转换光, 且转换光携带原始信号光数据, 从而实现高阶信号的多播传输。模拟结果表明: 双单边带DMT信号在低成本下提高了频谱效率和波长带宽的利用率, 改善了整个AOWC系统的性能。从星座图和误码率曲线可以看出, 接收端可对8路偏振不敏感的多播信号实现无串扰直接接收, 信噪比代价低, 进而有利于实现高质量的多播系统。
光通信 全光波长变换 波长多播 离散多音频 四波混频 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 100603
1 河北工业大学 电子信息工程学院, 天津 300401
2 天津市电子材料与器件重点实验室, 天津 300401
随着高速交换系统的发展,相干光OFDM(正交频分复用)信号逐渐被应用到AOWC(全光网交换)系统中。仿真实现了在SOA(半导体光放大器)中基于平行双泵浦结构的高速偏振复用OFDM信号的AOWC。从激光相位噪声及SOA注射电流方面对影响系统转换效率的因素进行了分析。仿真结果表明, 当光信噪比为18 dBm时, 转换光的误码率为1.3×10-4, 实现了224 Gbit/s相干光OFDM转换光信号的无串扰接收。
全光波长变换 四波混频 正交频分复用 偏振复用 相干检测 all-optical wavelength conversion four-wave mixing OFDM polarization multiplexing coherent detection
河北工业大学电子信息工程学院, 天津 300401
理论分析并模拟仿真了半导体光放大器(SOA)参数对高速偏振复用-正交频分复用(PM-OFDM)全光波长变换系统的影响。 SOA参数(包括增益饱和、光场限制因子、有源区内载流子浓度)均与系统波长转换效率有关。在达到SOA的增益饱和之前或在SOA的增益饱和附近，通过改变注入电流、载流子浓度、光场限制因子均可引起SOA增益系数的改变，从而影响系统的波长转换效率。通过改善SOA参数，实现了速率为40 Gbit/s的PM-OFDM信号在全光波长变换后的无串扰直接接收。
光纤光学 全光波长变换 偏振复用 正交频分复用 半导体光放大器 四波混频 激光与光电子学进展
2017, 54(3): 030606
西安邮电大学 电子工程学院, 陕西 西安 710121
基于光纤中前向瞬态受激拉曼散射效应分析理论, 利用光子晶体的高非线性特性, 对光子晶体光纤拉曼波长转换进行了数值分析, 并建立了全光波长转换设计方案的理论模型, 给出了设计原理框图及实现方法。用OptiSystem对四路探测光进行波长转换仿真, 仿真结果表明: 所设计的全光波长转换器同时对四路探测光实现波长转换, 转换输出的信号光码型和输入泵浦信号光码型一致, 并且所得到的眼图线迹清晰, “眼睛”张开度良好。论证了该设计方案可行。
光子晶体光纤 受激拉曼散射效应 全光波长转换 高非线性 photonic crystal fiber stimulated Raman scattering all optical wavelength conversion high nonlinear coefficient 红外与激光工程
2016, 45(12): 1206011
1 河北工业大学电子信息工程学院, 天津 300401
2 天津市电子材料与器材重点实验室, 天津 300401
理论研究并模拟仿真了高阶边带抑制比对基于载波抑制平行抽运结构的偏振复用信号的全光波长变换系统的影响。根据贝塞尔函数曲线性质，通过控制射频信号电压，调节马赫-曾德尔调制器的调制深度，改变了各频率成分的光边带功率，进而得到具有不同高阶边带抑制比的偏振方向相同、相位锁定的平行抽运光，分析了不同边带抑制比下转换光的接收误码率性能。结果证明：通过控制调制器的调制深度在(1.7，2.0)范围内，对应得到边带抑制比在(7 dB，18 dB)范围内的平行抽运光，经过全光波长变换系统后x和y两个偏振方向上的转换光的误码率均达到10-10，可实现偏振不敏感信号无串扰地直接接收，因此可以不使用滤波器将残留边带过滤掉，从而降低了系统的复杂度及成本。
光通信 全光波长变换 边带抑制比 调制深度 四波混频 激光与光电子学进展
2016, 53(10): 100605
1 国网湖北省电力公司 信息通信公司, 武汉 430077
2 华中科技大学, 武汉 430074
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。
半导体光放大器 全光波长转换 交叉增益调制 交叉相位调制 四波混频 SOA all-optical wavelength conversion XGM XPM FWM
1 河北工业大学信息工程学院, 天津 300401
2 天津市电子材料与器件重点实验室, 天津 300401
理论研究并模拟仿真了在半导体光放大器(SOA)中的基于平行双抽运结构的偏振复用十六进制正交幅度调制-正交频分复用(16QAM-OFDM)信号的全光波长变换(AOWC)。理论推导及仿真结果表明偏振复用16QAMOFDM信号可以经过全光波长变换实现偏振不敏感信号无串扰直接接收，并对影响系统转换效率的因素，如频率间隔、SOA 注入电流、信号光功率及信号光入射角等进行了分析，同时分析结果验证了理论推导的正确性。
光通信 全光波长变换 半导体光放大器 正交频分复用 四波混频 平行双抽运
湖南大学 信息科学与工程学院 微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 长沙 410082
针对偏振复用相位调制信号的全光波长变换特性问题，基于半导体光放大器中四波混频效应，建立了对偏振复用正交相移键控信号的全光波长变换理论模型.根据理论分析，建立了仿真系统，仿真结果表明：泵浦光与信号光之间的频率间隔、偏振复用信号中的一个信号与一号泵浦光的偏振夹角对系统转换效率和信号质量有影响；波长转换过程中交叉相位调制产生的相位噪音会对信号质量有影响，且当泵浦光功率较大、泵浦光功率远大于信号光功率时，交叉相位调制效应的影响较小，仿真结果与理论分析一致.本文研究方法和相关结论对其它偏振复用信号基于半导体光放大器四波混频效应的波长变换研究有一定的参考价值.
光通信技术 正交相移键控 全光波长变换 四波混频 半导体光放大器 Optical communication Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) All-optical wavelength conversion Four-Wave Mixing (FWM) Semiconductor Optical Amplifier (SOA)
北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所, 发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
提出了基于太赫兹光非对称解复用器(TOAD)结构来实现全光伪随机码(PRBS)倍速中全光波长变换及全光或逻辑运算两项关键技术的方案。对TOAD结构的开关特性进行了理论与实验研究，并利用TOAD结构实现了10 Gb/s速率的波长变换和全光或逻辑的仿真与实验。结果表明： 继续减小控制脉冲宽度和开关窗口宽度，利用TOAD结构可以获得更高速率的波长变换和全光或逻辑运算；利用这两项关键技术，基于TOAD结构可实现PRBS倍速，获得更高速率的全光PRBS码流。
信号处理 全光波长变换 全光或逻辑 太赫兹光非对称解复用器 伪随机码倍速
