基于光纤自相位调制的全光再生器优化研究

摘要

全光再生技术可以克服电域再生技术中因光-电-光(O-E-O)转换带来的电子瓶颈,增加系统的容量,提高系统的灵活性和可重构性,降低系统管理的复杂度和成本,它是未来全光网络的关键技术之一。近年来,有关全光再生技术的报道越来越多,其中基于高非线性光纤(Highly Nonlinear Optical Fiber,HNLF)自相位调制(Self-Phase Modulation,SPM)效应和偏移滤波的全光再生器,因具有结构简单,鲁棒性好,成本较低和速度高等优点,而受到了越来越多关注。
　　 本文首先从非线性薛定谔方程出发,对利用HNLF中的SPM效应和偏移滤波实现全光再生的基本数值模型进行了仿真。随后,利用分步傅里叶算法重点针对其中的两种再生器结构进行了数值求解,分析了其性能并进行了相应的优化。主要内容有:
　　 (1)针对单级SPM型的全光再生器,在保持光纤参数、带通偏移滤波器带宽、输入初始脉冲脉宽不变的情况下,重点研究了输入信号的峰值功率和带通偏移滤波器的偏移量对信号幅度抖动的抑制和寄生脉冲的消除的影响。对比输入信号再生前后的Q值变化,得到了优化后输入信号峰值功率和带通偏移滤波器偏移量之间的关系,并且通过数值拟合得到了其满足的二次曲线关系式。
　　 (2)在基于SPM效应级联型全光再生器研究中,采用两段参数相同的高非线性光纤,并进行两次反方向偏移滤波以保证再生信号前后波长的一致。通过逐级对该级联全光再生器进行优化,抑制了信号幅度抖动和寄生脉冲。数值分析了该级联全光再生器性能的改善情况。数值仿真结果表明,第二次再生信号的Q值改善与第一级相比,最大可以提高2.5dB。