偏振失配对非线性光纤环镜微波光子开关的影响

第32卷第6期 上海理工大学学报 J2 2010 文章编号：10076735(2010)060056904 偏振失配对非线性光纤环镜微波光子开关的影响 袁明辉， 王得赐 (上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海200093) 摘要：基于考虑偏振态的耦合非线性薛定谔方程，采用分步傅立叶法分析了控制光与信号光偏振 失配对双耦合器非线性光纤环境(波光子开关性能的影响研究表明，偏振失配造成 重影响其是在大调制带宽时感偏振失配造成关键词：物理电子学；全光开关；非线性光纤环镜；偏振失配；强度波动 中图分类号：29 文献标志码：A of e00093，he of D by t is by of is by is to in of he NR)of is by 波光子通信是一种采用模拟微波信号对光载 频进行调制，并通过光纤链路传输到接收端进行接 收解调的新兴通信技术它可以满足各类微波应用 技术对带宽的需求，解决了在电缆和金属波导中微 波信号随着带宽增加传输损耗急剧上升的问题，获 得业界广泛重视。卜 微波光子学将微波电子学和 光子学有机融合，打通了两者的界线，充分发挥光纤 作为宽带大容量信息传输理想载体的优点，使整个 光电通信系统达到最优化构成微波光子通信传输 链路的主要部件为传输光纤、发送调N解调单元 收稿日期：20100121 基金项目：上海市高校优秀青年教师科研专项基金资助项目(作者简介：袁明辉(1976一)，男，讲师63570 上海理工大学学报 2010年第32卷 以及包括宽带光开关、种光信号处理单元其中，基于非线性光纤环镜的 全光纤开关3有结构简单，控制灵活方便和调 制带宽极高的优点，可实现宽带微波光载波信号处 理但是，在双耦合器于 控制光与信号光在偏振上失配，将导致输出信号出 现畸变和强度波动，严重影响1 本 文基于用分步傅立叶法数 值分析了控制光与信号光偏振失配对双耦合器 1模型及理论 双耦合器光偏振失配原理如图1所示，信号光A。经过耦合 器后被分成两束反向传播的线偏振光，其幅值比率 由耦合器的分光比 A l=-，_l A l l I A l=1一，。l A。I j 式中，AA 为顺时针和逆时针的信号波分量 控制光A 过交叉相位调制(互作用两路相向传播的 光束绕环一周后再次回到耦合器处耦合输出 A。+，(A +A )+ v1一 一 (2) A +Ak=i1一f(A +A：)+47A J 图1中的窄带F信号波略有不同的控制波A 由于控制光与信号 光在偏振态(失配，存在一个随机的在一 ， 上均匀分布失配角(其最大失配角 2)， 将导致输出信号出现畸变和强度波动 图1偏振失配模型 of 光纤环中的传播可以用薛定谔 方程来表述口妇 + I A I (3) 式中，卢 、 分别为信号波的一阶和二阶色散系 数，y 为信号波的非线性系数； 为光纤的轴向距 离，A 和A 在光纤环中的传播可以用同时考虑 交叉相位调制和偏振模色散(耦合薛定谔 方程来表述 + = y (A I + l A I +2 I A I + l A I )A 警 + i = y。(1 l A I +2 l A l + l A l。)A + i = y (。+ I A I。+2 J l A I )A 百DA zy+aA i 2)，f(1 +l A I +2 J A I + I A I )A (4) 式中，下标 和式 左边分别代表光波传输项和群速度色散(等 式右边分别代表自相位调制(数为 2)和数为23)，其中本身快慢轴两个分量之问的，也有控制波与信号 波之间的 2数值计算及分析 基于偏振失配 对双耦合器 3； 第6期 袁明辉，等：偏振失配对非线性光纤环镜微波光子开关的影响 571 响进行了数值分析，为了便于比较分析，图1中所有 参数值均为归一化值输入信号光(波长l 555 归一化强度 为1、调制深度为1的正弦调制波，控 制波(波长1 545 归一化强度1的连续波； 耦合器分光比，光纤环长度为05个 色散长度(05L。)，光纤的二阶色散系数 为一20 线性系数(由于信号光 和控制光波长仅相差10 略它们的光纤参数的 差别)，忽略三阶及以上色散和损耗由于光纤环长度 较短，忽略控制波与信号波之间的走离 图2是在40 对以看出，偏振 失配造成0 带宽下输出眼图张开度还比较大，到80 输出眼图张开度急剧恶化 1_0 O9 08 07 06 05 04 03 02 01 tS (a)40 0 05 10 15 20 25 30 tS (b)8(】2偏振失配对 of on of 3是最大偏振失配角与强度波动系数之间的 关系定义信号强度的平均波动值与平均强度之比 为强度波动系数40 度波 动系数最大为015左右，到80 增加到最大044，因此在模拟微波光子通信系统 中尤其是在大调制带宽N,16 014 O12 010 006 004 0 图3最大偏振失配角对强度波动系数的影响 感，需要采取措施保证控制波与信号波的偏振一 致性 图4是最大偏振失配角对出信号 的影响定义4最大偏振失配角对 of on 弱寻 O 0 O O 0 O 0 0 O 572 上海理工大学学报 2010年第32卷 失配时以看出，偏振失配造成 且随着调制带宽 的增加而急剧增大 3 结 论 在双耦合器振失配 造成重影响 出偏振失配造成度和信噪比恶化，强度出现波动，并且这些影响随 着参考文献： 1 2 3 4 5 6 A J002，50 (3)：877887 J，、， JJ006，24 (12)：4 6284 641 J，J988，13：5658 袁明辉，刘宏展，曹文华非线性光纤环镜及其应用 激光与红外，2002，32(6)：378381 P， J， D，et s 991，27(9)： 704705 Hi3 in a- 009， 44 r 7 R H， F，et 1DM3 Gbs e 1997，3(5)： 1 2871 29