红外与激光工程
2023, 52(12): 20230188
1 西南交通大学物理科学与技术学院，成都 四川 610031
2 西南交通大学信息科学与技术学院，成都 四川 610031
常规数值求解方法在表征光纤中超短脉冲的非线性传输过程时存在计算量大、效率低等局限。随着人工智能的快速发展，深度学习技术展现出了强大的计算能力、广泛的适用范围、良好的硬件移植性，在光纤中超短脉冲非线性传输过程表征和控制研究中具有巨大潜力。本文概述了深度学习技术及其在预测光纤中超短脉冲传输、超短脉冲重构及参数估计方面的研究进展，同时展望了深度学习与光纤中超短脉冲非线性传输这一新兴交叉技术的发展方向和挑战。
光纤光学 超短激光脉冲传输 非线性薛定谔方程 光纤非线性效应 深度学习 中国激光
2023, 50(11): 1101011
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
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
北京交通大学 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
根据全光网交换和高速时分复用技术对时延调节的需求, 提出一种新的基于光纤非线性效应的∝型全光再生可调时延线。该时延线由小段高非线性光纤、色散补偿光纤、光纤光栅滤波器和光纤放大器等构成; 利用自相位调制、小量群速度色散效应、以及光波分裂效应获得携带近似线性时延的平坦化展宽光谱, 并在波长可调谐光纤光栅的配合下实现时延控制, 同时具有对工作波长进行适当变换的功能。单皮秒脉冲演变数值分析显示其在10 nm的波长范围内的调节量可达300 ps以上, 在40 Gbps脉冲序列仿真传输实验中Q值可达23.6。仿真实验结果表明: 设计的时延线在保证输出脉冲质量仍然良好(比特误差率(BER)10-12)的情况下获得了较大的时延调节量, 能满足全光网和高速时分复用系统的需求。
全光时延线 可调时延线 光纤非线性效应 频谱展宽 色散 全光网交换 时分复用 all-optical delay line tunable delay line optical fiber nonlinear effect flat broadened spectrum dispersion all-optical network time division multiplexing
北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
随着光纤通信系统容量的增加和信道间隔的降低,非线性噪声必然成为限制光传输系统发展的重要因素。提出了一种比较准确的仿真模型用来估计把非线性噪声当作加性高斯处理的高斯噪声(GN)模型的适用范围，同时对该模型进行了大量的仿真验证，包括不同的光纤类型和不同的调制格式。仿真结果证明,GN模型的非线性噪声功率谱密度理论解析式在预色散的系统中是非常准确、可靠的。同时，表明在没有预色散的系统中，非线性噪声与调制格式有关，但是预色散能够消除调制格式对非线性噪声的影响。
非线性光学 相干通信 光纤非线性效应 克尔效应 光学学报
2014, 34(s2): s219003
1 西安通信学院光纤通信教研室, 陕西 西安 710106
2 西安通信学院指挥所信息系统教研室, 陕西 西安 710106
理论分析了光网络中大功率带间串扰攻击的产生机理，得出了攻击信号功率和光纤非线性折射率系数是大功率带间串扰攻击对用户信号质量产生破坏影响的主要因素。在VPI 中搭建仿真实验系统，以误码率为信号质量评价指标，研究了大功率带间串扰攻击对用户信号质量的攻击影响及其攻击传播能力。结果表明，大功率带间串扰攻击会造成和攻击信号使用同一条光纤进行传输的用户信号质量劣化。攻击信号功率越高，信道间隔距攻击信号越近，光纤非线性折射率系数越大，用户信号受攻击影响越严重。大功率带间串扰攻击具有一定的攻击传播能力，当攻击信号功率高于用户信号功率27 dB 时，攻击信号的攻击影响可传播至第四个光交叉连接器。
光纤光学 光网络 大功率带间串扰攻击 攻击信号功率 光纤非线性 激光与光电子学进展
2014, 51(8): 080607
1 北京石油化工学院信息工程学院, 北京 102617
2 北京机械工业自动化研究所流体传动与汽车装备技术工程研究中心, 北京 100120
3 北京信息科技大学自动化学院, 北京 100192
由于相干光正交频分复用（CO-OFDM）系统很高的峰均功率比（PAPR）以及非常近的子载波间隔，使得链路色散导致的子载波走离对光纤非线性损伤的影响更加明显。研究了不同色散分布、不同残余色散情况下，无色散补偿光纤（DCF）和有色散补偿光纤的光纤链路时CO-OFDM系统的非线性损伤以及系统性能。针对单信道40 Gb/s CO-OFDM系统，无DCF链路比完全补偿DCF链路，Q因子高5.1 dB；对于DCF链路，当残余色散从0变为到1200 ps/nm时，最大Q因子提高了4 dB，非线性阈值提高了4 dBm，1200 ps/nm时性能几乎和无色散补偿系统相同。
光通信 相干光正交频分复用 光纤非线性损伤 色散分布 色散补偿光纤 激光与光电子学进展
2014, 51(2): 020601
1 北京石油化工学院信息工程学院， 北京 102617
2 北京机械工业自动化研究所流体传动与汽车装备技术工程研究中心， 北京 100120
由于相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统具有很高的峰均功率比(PAPR)以及非常近的子载波间隔，使得光纤非线性损伤成为系统的决定因素。提出中间位置光学相位共轭(OPC)补偿算法补偿CO-OFDM的Kerr损伤，由于OPC两端链路对称，可以最大限度地保证满足补偿条件，具有很好的非线性补偿效果。而且无链路色散补偿和有链路色散补偿系统均适用。该算法能使单信道40 Gb/s CO-OFDM的最大Q因子提高3 dB，非线性阈值提高4 dB；波分复用(WDM)系统的最大Q因子能提高1.1 dB，非线性阈值提高1 dB。
光通信 相干光正交频分复用 光纤非线性损伤 光学相位共轭 中国激光
2012, 39(s1): s105012
1 军事体育进修学院，广州 510502
2 解放军理工大学 通信工程学院,南京 210007
相干光正交频分复用(Coherent optical-orthogonal frequency division multiplexing,简称CO-OFDM)可有效降低光纤色散和偏振模色散对系统的影响,是近年来光传输领域研究热点之一。但由于OFDM高的峰均值功率比(PAPR)和较窄的载波间隔(几十兆赫兹),CO-OFDM系统对光纤非线性十分敏感,严重影响系统传输性能。分析了CO-OFDM系统中光纤非线性作用,介绍了一种新的非线性补偿方法,实现简单,计算复杂度低,可有效补偿系统传输中的非线性影响。仿真结果表明,在8 000 km长距离传输系统中,补偿后的CO-OFDM系统,非线性门限提高5 dBm;色散系数会影响非线性补偿效果,色散系数为16 ps／(nm·km)时,系统品质因子Q提高0.6 dB,色散系数为6 ps／(nm·km)时,Q值提高2 dB以上。
相干光通信 正交频分复用 光纤非线性 前向补偿 coherent optical communications orthogonal frequency division multiplexing fiber nonlinearity pre-compensation
