光纤激光器研制及其在全光调制信号分析仪中的应用
发布时间：2020-12-19 02:03
随着光通信传输容量的飞速提升,尤其是5G通信技术即将全面商用,传统信号监测方案由于电子器件宽带和开关弛豫振荡的限制,已经无法满足大容量高带宽复杂调制格式光信号的监测需求。线性全光采样技术对光信号速率透明,可以测量获得光信号包括幅度、相位、偏振等全场信息,精度高,成本低,因此受到科研人员的广泛关注。采样脉冲光源作为线性全光采样系统中的核心关键,对高速光信号的波长测量范围和调制信号分析精度起决定性作用。因此,研究低时间抖动、高重复频率、窄脉宽、宽光谱的采样脉冲光源是高速全光调制信号分析仪开发的核心技术。本论文在国家重大科学仪器设备开发专项《宽带高速光电信号分析仪设备开发》支持下,基于锁模光纤激光器相关理论,从三个方面研究采样脉冲光源的实现方案,即标矢量偏振特性、波长可调谐特性、输出脉冲稳定性,设计出适用于全光高速调制信号分析仪的飞秒脉冲光纤激光器,并研制开发出工程样机,完成功能和可靠性第三方测试,最后对商用100G偏振复用正交相移调制（PDM-QPSK）信号开展现场对比测试。论文主要创新点包括:（1）研究光纤激光器中孤子脉冲的标矢量特性,在传统基于非线性偏振旋转（NPR）效应的锁模光纤激光...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
传统电采样(a)和光采样(b)原理对比
号相互作用产生和频信号，重构了待测光信号原始波形[2]。1991 年，Nelson 等非线性环形镜和交叉相位调制（cross phase modulation, XPM）效应，实现了对冲的光采样，在毫秒范围内实现了光信号实时恢复和显示[3]。1996 年，Takara 用和频效应，测量得到 10 Gb/s 光信号眼图，时域分辨率达到 0.9 ps，信噪比达到[4]。2001 年，Li 等人基于高非线性光纤参量放大，实现了 1.6 ps 时域分辨率的it/s光信号眼图实时测量[5]。同年，Ohta等人利用锁模光纤激光器产生50 MHz-12.5 样光脉冲，与信号光在 KTP 晶体中混合，产生和频信号，实现了 320 Gb/s 光信号测量[6]。2004 年，Li 等人又利用 XPM 效应实现了 500 Gb/s 光信号眼图测量，时率达到 0.7 ps，测量波长范围覆盖 1535-1569 nm[7]。图 1-2 给出典型基于四波混频非线性采样工作原理图，其中信号光和脉冲光的频率分别为p 和s ，两者在一段性光纤共同传输后，产生携带信息的闲频光，其工作波长为1 。通过调整带通滤带宽和中心波长可把闲频光提取出来，从而获得待测信号光的有效信息。
通过低速平衡探测器完成光电转换，然后利用低速经过数字信号处理可以完全恢复眼图和星座图，具体工作过Dorrer 课题组利用波导型混频器搭建了线性全光采样系统关键控（On-off Keying, OOK）光信号，以及 10 Gb/s 和 4ift Keying, PSK）光信号实现了眼图恢复，该成果充分展现、高时间分辨率和相位灵敏度等优点[10]。同年，Westlund的采样光源，对 160 Gb/s 光信号实现光采样。系统未使用硬同步方法，重构出信号眼图。软件时钟同步技术结合同步号频谱特性提取待测信号的时钟信息，从而重构出信号的]。2012 年，Sunnerud 等人实现了对 100 Gb/s QPSK、16-分析[12]。2013 年，Sk ld 等人进一步完成了对 100 GBd PD些结果充分证明，线性全光采样技术可测量的信号速率和技术，并且保证信号分析的高分辨率、高保真度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速线性光采样用被动锁模光纤激光器重复频率优化[J]. 彭汉,刘彬,付松年,张敏明,刘德明. 物理学报. 2015(13)
本文编号：2925041
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
传统电采样(a)和光采样(b)原理对比
号相互作用产生和频信号，重构了待测光信号原始波形[2]。1991 年，Nelson 等非线性环形镜和交叉相位调制（cross phase modulation, XPM）效应，实现了对冲的光采样，在毫秒范围内实现了光信号实时恢复和显示[3]。1996 年，Takara 用和频效应，测量得到 10 Gb/s 光信号眼图，时域分辨率达到 0.9 ps，信噪比达到[4]。2001 年，Li 等人基于高非线性光纤参量放大，实现了 1.6 ps 时域分辨率的it/s光信号眼图实时测量[5]。同年，Ohta等人利用锁模光纤激光器产生50 MHz-12.5 样光脉冲，与信号光在 KTP 晶体中混合，产生和频信号，实现了 320 Gb/s 光信号测量[6]。2004 年，Li 等人又利用 XPM 效应实现了 500 Gb/s 光信号眼图测量，时率达到 0.7 ps，测量波长范围覆盖 1535-1569 nm[7]。图 1-2 给出典型基于四波混频非线性采样工作原理图，其中信号光和脉冲光的频率分别为p 和s ，两者在一段性光纤共同传输后，产生携带信息的闲频光，其工作波长为1 。通过调整带通滤带宽和中心波长可把闲频光提取出来，从而获得待测信号光的有效信息。
通过低速平衡探测器完成光电转换，然后利用低速经过数字信号处理可以完全恢复眼图和星座图，具体工作过Dorrer 课题组利用波导型混频器搭建了线性全光采样系统关键控（On-off Keying, OOK）光信号，以及 10 Gb/s 和 4ift Keying, PSK）光信号实现了眼图恢复，该成果充分展现、高时间分辨率和相位灵敏度等优点[10]。同年，Westlund的采样光源，对 160 Gb/s 光信号实现光采样。系统未使用硬同步方法，重构出信号眼图。软件时钟同步技术结合同步号频谱特性提取待测信号的时钟信息，从而重构出信号的]。2012 年，Sunnerud 等人实现了对 100 Gb/s QPSK、16-分析[12]。2013 年，Sk ld 等人进一步完成了对 100 GBd PD些结果充分证明，线性全光采样技术可测量的信号速率和技术，并且保证信号分析的高分辨率、高保真度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速线性光采样用被动锁模光纤激光器重复频率优化[J]. 彭汉,刘彬,付松年,张敏明,刘德明. 物理学报. 2015(13)
本文编号：2925041
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