北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室 光信息科学与技术研究所, 北京 100044
不经过光电转换的全光相位调制是实现无电中继的相干通信的关键技术之一。半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier, SOA)由于具有非线性系数高、体积小等优点成为全光相位调制系统的关键器件。但因SOA中交叉相位调制与交叉增益调制同时存在, 使目前基于SOA的相位调制信号不可避免地产生功率起伏, 影响了信号质量。为此, 提出了一种利用差动平衡信号控制级联SOA的全光相位调制方案, 分析了方案原理, 并实验实现了全光相位调制, 消除了相位调制过程中因SOA交叉增益调制效应产生的波形起伏, 完成了原理验证。该调制方案对实现高阶编码格式的全光波长变换, 提升网络的灵活性和扩展性具有重要意义。
全光相位调制 半导体光放大器 差动平衡信号 交叉相位调制 交叉增益调制 all-optical phase modulation semiconductor optical amplifier differential balance signal cross phase modulation cross gain modulation
1 中国电子科技集团公司网络通信研究院，河北 石家庄 050081
2 河北省光子信息技术与应用重点实验室，河北 石家庄 050081
量子-经典信号共纤传输技术对实用化量子保密通信网络建设具有重要意义。针对经典光在光纤信道中的拉曼散射（RS）、四波混频（FWM）以及交叉相位调制（XPM）等非线性效应对量子信号的噪声干扰，构建了量子-经典信号共纤传输连续变量量子密钥分发（CVQKD）系统的安全密钥率仿真模型，重点分析了经典光功率、信道间隔和探测方式对系统噪声和密钥率的影响。结果表明，在近距离传输时，FWM噪声占主导地位，在传输距离大于10 km时，XPM噪声大于RS和FWM噪声。系统总噪声与经典光功率正相关，与波分复用信道间隔反相关。零差和外差检测下，随着传输距离的增加，安全密钥率整体变化趋势接近，零差检测方式具有更大的极限传输距离。该研究工作可为实用化量子-经典信号共纤传输CVQKD系统的优化设计提供参考。
量子光学 连续变量量子密钥分发 共纤传输 拉曼散射 四波混频 交叉相位调制
1 深圳大学物理与光电工程学院深圳市激光工程重点实验室，广东 深圳 518060
2 深圳技术大学先进光学精密制造技术广东普通高校重点实验室，广东 深圳 518118
3 大族激光科技股份有限公司，广东 深圳 518000
2.8 μm波段中红外光纤激光器在激光医疗领域具有重要的应用，受到广泛关注。研究并实现了2.8 μm同步泵浦锁模脉冲光纤激光器。自主研制了大功率单模976 nm皮秒脉冲激光器并以此作为泵浦源，以掺铒氟化物光纤环形腔作为谐振器，通过纤芯同步泵浦的方式，在交叉相位调制作用下实现了2.8 μm同步泵浦锁模脉冲激光器的制备。锁模脉冲的中心波长为2784.7 nm，重复频率为6.534 MHz，脉冲宽度接近光电探测器极限。所提方案不需要在谐振器内插入任何中红外主动或被动调制器，具有系统稳定性好和易于实现全光纤化等优势。
1 南方电网责任有限公司，广州510530
2 华中科技大学 武汉光电国家研究中心，武汉 430074
在相干光纤通信系统中，为了提高接收端的相位追踪算法性能，提出了一种相位追踪算法——基于改进的判决导向递归最小二乘(DD-RLS)算法，将改进的DD-RLS算法和非线性前补算法结合应用于WDM相干光纤系统中抑制交叉相位调制(XPM)。传输仿真结果表明：该算法能够有效抑制系统中的XPM效应，在1000 km的11个信道的波分复用(WDM)系统传输中，相比传统DD-RLS算法，该算法能够更好地追踪相干WDM系统中的非线性相位噪声,信号Q2值提高了0.8 dB。
相干光纤通信系统 波分复用系统 交叉相位调制 非线性相位噪声 光纤非线性补偿 coherent optical fiber communication system wavelength division multiplexing system cross-phase modulation nonlinear phase noise fiber nonlinearity compensation
1 宁波大学信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211
2 温州大学电气与电子学院, 浙江 温州 325035
虽然传统的Fredkin门可以很好地实现相应的逻辑功能,但是其消光比和串扰还有待进一步改善。鉴于此,本文提出并设计一种基于交叉相位调制效应的硅基全光Fredkin门,该全光可逆逻辑门由两个2×2的定向耦合器、一个2×1的定向耦合器、一个1×2的定向耦合器以及两个相移臂构成。利用泵浦光与信号光在相移臂中引发的交叉相位调制效应,可以改变上、下相移臂中信号光的相位差,从而在所设计器件的不同端口处输出不同幅度的光波,继而实现Fredkin门的逻辑功能。与此同时,利用MATLAB并融入分步傅里叶法对所设计的硅基全光Fredkin门进行仿真分析。仿真结果表明,器件的最差消光比可达48.46 dB。
集成光学 可逆逻辑 硅基光波导 交叉相位调制 Fredkin门
1 广东工业大学 机电工程学院, 广州 510006
2 广东工业大学 精密微电子制造技术重点实验室, 广州 510006
针对两对被时间延迟分开的脉冲会根据相位和时延的变化影响脉冲间的传输特性, 且在脉冲重叠区域会受到交叉相位调制的影响发生干涉现象的问题, 文章提出了在色散渐减光纤环镜中观察脉冲对的传输特性, 研究结果表明, 可根据脉冲对之间的相位和时延变化, 观察脉冲对的时域特性和啁啾特性, 分析脉冲对在不同情况下的传输特性。
脉冲对 光纤环镜 色散渐减光纤 啁啾 交叉相位调制 pulse pair fiber loop mirror dispersion-decreasing fiber chirp cross phase modulation
电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室, 四川 成都 611731
考虑少模光纤中自相位调制和交叉相位调制效应对导波光传播特性的影响,给出了相应非线性耦合模方程的解析解,并用于计算少模光纤的非线性系数和分析少模光纤通信系统的非线性补偿。以支持两个线偏振(LP)模的四相相移键控(QPSK)信号系统为例,仿真分析了模式损耗和非线性效应对模分复用系统性能的影响,重点分析了模间相位调制的补偿作用和补偿算法的适应性。研究表明,补偿后能够正确解调QPSK信号所容许的模式损耗偏离会随着其参考值的增加而增大,少模光纤通信系统中非线性补偿效果主要受限于模间非线性系数,其所容许的最大偏离为0.146 W -1·km -1。
光通信 少模光纤 交叉相位调制 非线性补偿 光学学报
2019, 39(12): 1206006
北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室光信息科学与技术研究所, 北京 100044
提出了一种采用斐索干涉仪测量由交叉相位调制产生的非线性相移的实验方案,得到了不同探测光功率、控制光功率和偏置电流条件下的相移公式。结果表明,非线性相移与控制光功率和偏置电流呈单调递增关系,与探测光功率呈单调递减关系,优化设计了半导体光放大器交叉相位调制的工作点。提出了影响非线性相移的最佳相位调制点的确定方法,得到π/2相移的最佳相位调制参数:探测光功率为0.29 mW,控制光功率为0.5 mW,偏置电流为276 mA。
光通信 交叉相位调制 半导体光放大器 斐索干涉仪 非线性相移 相位调制点 优化设计
1 曲阜师范大学物理工程学院山东省激光偏光与信息技术重点实验室， 山东 曲阜 273165
2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室， 上海 200050
为提高全光波长转换器的波长转换效率，在量子点半导体光放大器(QD-SOA)波长转换特性研究的基础上，分别对基于交叉增益调制(XGM)效应和交叉相位调制(XPM)效应的全光波长转换器的转换效率进行了仿真分析。利用三能级QD-SOA模型并基于XGM型全光波长转换器，计算了输入脉冲宽度、有源区长度、损耗系数、最大增益模式和电子跃迁时间的变化对转换效率的影响。结果表明，减小输入脉冲宽度、损耗系数、电子跃迁时间和增加有源区长度、最大增益模式均可以提高全光波长转换器的转换效率。该研究对全光逻辑异或门的设计及QD-SOA的应用有一定的指导意义。
光纤光学 量子点半导体光放大器 交叉增益调制 交叉相位调制 转换效率 异或门
