使用非均匀光纤通过SBS产生慢光

文摘

数据脉冲的延迟基于受激布里渊散射(SBS)引起的慢光在非均匀分散降低纤维(DDF)演示实验,和数据脉冲的扭曲在不同频率进行了研究。我们发现延迟超过一个在特定的拍频,可以实现脉冲宽度和地区指定基金斜率较大的延迟和增益系数与更好的输出脉冲质量比单模光纤。

1。介绍

慢光通过光纤的受激布里渊散射(SBS)自2005年以来一直是一个活跃的研究领域(1- - - - - -5]。的优势实现慢光纤维使用SBS阈值功率低,健壮性和简单的操作,因为它可以很容易地集成与现有光学纤维系统信号处理、数据缓冲区和光学均衡器。的光谱带宽标准单模光纤布里渊散射是大约30 MHz (1,2),比现代通信系统的带宽较窄,采用gb /秒的数据流。为了解决这个问题,提出了各种调制方案扩大布里渊光谱泵源(慢光)或探测源(推进光)3- - - - - -6]。这些计划都受到相当大的信号失真由于泵的最大峰值频率的布里渊增益波,因为拍频和锁相条件只能满足泵和探测波的峰值频率,特别是当使用脉冲列车,码间干扰(ISI)带来了另一个限制(3]。的最大脉冲延迟受到饱和脉冲通过布里渊增益放大,这是一个分散的过程。当一个大的延迟是必需的,高泵浦功率或长纤维长度是必要的;因此,峰值频率的增益饱和是不可避免的。换句话说,高泵浦功率导致的能量增加到探测器(数据)泵功率消耗。结果,布里渊增益变得位置和频率的依赖,那么放大数据信号(脉冲),特别是脉冲列车,上升和下降时间不能正确检测到由于SBS slow-light-induced失真。探测器的饱和(信号)和损耗的泵防止SBS慢光在光学加工和作为一个光学缓冲在光纤通信。幸运的是,既可以减轻损伤的非均匀光纤作为SBS慢光发生器基于分布式布里渊频沿纤维长度。因此,每个布里渊频的有效长度比的总纤维长度短泵调制方法(4- - - - - -6),创建一个有效的改性纤维的布里渊频率带宽固定的中心频率在整个纤维长度。使用一个非均匀的纤维,我们获得了布里渊频沿纤维长度的变量,允许更高的泵浦功率为每个脉冲信号的频率成分饱和前出现;也不同的布里渊给每个脉冲光谱组件更加统一的增益峰值比泵调制方案。只要纤维设计以适当的频率位置、斜率和多样的布里渊频脉冲频谱覆盖。这个方法非常不同于任何泵调制方案的频率共振条件是相同的在整个纤维距离(4,6),同样的原则也适用于共振吸收方案(7),泵源包括两个在斯托克斯和anti-Stokes频率和探测器的信号得到零获得通过吸收和增益的组合共振。然而,之间的能量交换作为一个泵信号和脉冲信号之间的能量交换是不一样的吗作为一个脉冲探测信号的调制信号,如泵的能量总是强于探测器的信号。因此,吸收和增益的不平衡将沿纤维长度和创建这个过程是nonunfiorm由于高损耗的增加,特别是在长纤维长度或更高的泵浦功率来实现更大的延迟。而在非均匀光纤的情况是不同的,因为变量在不同光纤布里渊频定位位置,泵浦功率转移到不同的频率成分在共振的布里渊频探测光束(数据脉冲)。因此,非均匀光纤提供了一个解决方案的灵活性和简单性为慢光代CW泵和不需要复杂的调制形式。第一次证明了这个想法理论上(8)与光纤布里渊频率的线性关系和位置,和布里渊增益的洛伦兹形状30 MHz。在这部作品中,布里渊增益与更广泛的500 MHz带宽双峰值,峰值沿光纤布里渊频变化在500 MHz覆盖3纳秒脉冲频谱。这个过程提供了更高的功率谱密度在有效的短纤维长度为特定的脉冲数据脉冲的频谱分量,避免了布里渊光谱的峰值增益饱和。这保留了高保真的输入脉冲波形,并允许高增益、大延迟整个脉冲频谱和纤维长度,因此饱和损伤显著减少,从而导致最小失真的输出脉冲。

在报纸上,我们实验演示了长分数延迟低失真的纳秒脉冲数据基于SBS慢光通过使用非均匀分散降低纤维(DDF)。只使用一个CW泵,该方案实现延迟超过在特定的拍频和脉冲宽度较大的延迟和增益斜率系数比单模光纤和更好的输出脉冲的质量。

2。实验结果和讨论

观察通过SBS慢光的实验配置类似于设置在9]在布里渊泵和探针交互媒介的地区指定基金(10]。探针和抽运光的波长是~ 1319纳米。探测光通过电光调制器调制的脉冲发生器(加工)成为一个数据与3纳秒脉冲宽度和脉冲耦合到地区指定基金从其高度分散。光泵启动到纤维从low-dispersion一边。数据脉冲的峰值功率为2.3兆瓦,泵浦功率的变化从0到17 mW通过光衰减器。通过优化探测光的波长,我们可以很好地调整和锁之间的拍频(频率计数器测量)泵和探测器(在赫兹)使用锁相频率计数器内反馈电路。

通过测量耗尽CW泵从循环器的输出光束扫描两激光拍频,布里渊光谱损失的地区指定基金从11.6到12.4 GHz得到如图1。地区指定基金已经减少核心沿光纤折射率和色散参数为7.7(高色散方面)和−0.3 ps / nm /公里(low-dispersion侧)波长1550 nm。模场直径大约是5.0 - -7.0μm和纤维损失0.45 dB /公里。地区指定基金的长度是5.4公里。整体的布里渊增益谱的地区指定基金也用同样的方法测量,如图2。

可以看到,有两个峰值频率的增益谱简介:一个位于11.85 GHz,布里渊频上腹部的纤维,如图1,另一种是在12.15 GHz。这个增益概要设计不同色散抑制布里渊阈值,这让小脉冲下降时间的优势。

我们测量的延迟和脉冲畸变的数据分析示波器记录。布里渊增益G计算的比例延迟数据脉冲强度与非零没有泵功率泵浦功率。延迟时差测量的峰值时间延迟脉冲的时刻,没有泵功率。显然,这些比率显示的更大价值更大的扩大和平滑由于SBS,因此更大的变形数据的脉搏。随着泵浦功率的变化从0至17固定数据脉冲的2.3兆瓦兆瓦,布里渊增益G从0增加到25 dB,最大延迟nanseconds和相对延迟= 1.1。归一化脉宽()、上升时间(),下降时间()是1.0,1.27和0.75,分别,而规范化的脉冲宽度仍然大约如图3(固体),当拍频锁定在12.15 GHz和增益是25 dB。在这里,,,表示脉冲宽度、上升和下降时间的延迟数据脉冲,,表示脉冲宽度、上升和下降时间的数据脉冲,当泵激光器的光功率为零。CW泵的SMF28结果30纳秒脉冲(30 MHz带宽)虚线所示相同的图比较。

地区指定基金的补偿效应可以解释如下。当拍频锁定在12.15 GHz,中央数据脉冲的频率位于增益峰值波长,而低频组件相对于脉冲频谱的峰值频率较低的地区,如图2。频率成分的地区指定基金的高收益扩大数据脉冲的带宽和补偿脉冲展宽,从而减少失真。较小的下降时间的地区指定基金引入的是由色散引起的色散减少纤维,这种纤维的分散参数为7.7(高色散方面)和−0.3 ps / nm /公里(low-dispersion一边)。探测器脉冲发射的高色散,SBS慢光代还创建了色散,这慢光生成额外的色散矫枉过正的光纤色散,因此秋季时间已经减少。

接下来,我们调优和锁和探针之间的拍频泵至11.85,11.95,12.05,和12.15 GHz。我们发现12.15 GHz的拍频,最低可以实现脉冲失真,如图3。线性延迟是由于相对较低的第二布里渊的布里渊增益峰值在图2。发现的最大延迟11.95 GHz和非线性关系从双峰值的布里渊频谱图211.95 GHz的对应两个布里渊之间的布里渊增益谱峰的中心。图4显示了地区指定基金的规范化的延迟和获得拍频时锁定在11.95和12.15 GHz,分别为单模光纤相比。从图可以看到,当增益是28 dB和拍频11.95 GHz,最多1.1位延迟可以实现地区指定基金。我们也发现在不同的拍频,归一化延迟与不同的斜率系数增加随着增益的增加(表1)。值得注意的是,地区指定基金的系数在12.15 GHz 0.036位/ dB和比单模光纤的系数0.026位/ dB。

3所示。结论

总之,我们发现最多1.1位相对延迟可以达到500 MHz带宽非均匀光纤和3-nanosecond脉冲延迟增益比率的0.036位/ dB。可以实现最小的脉冲畸变差频时锁定在12.15 GHz,它有一个中心频率偏移的布里渊频谱配置文件,和斜率系数的相对延迟与单模光纤的增益大于。目前的工作提供了一个指南让nonunfiorm光纤慢光发生器,设计更好的纤维可以增加变量的范围频率和10 Gbps的布里渊信号,同时将通过可变色散补偿色散沿纤维。这一代可以生成最终的简单解决方案通过SBS使用非均匀光纤慢光。

确认

作者要感谢康宁提供地区指定基金纤维。研究支持NSERC敏捷所有光学网络,和NSERC发现格兰特。

引用

1. 刘贤美歌、m . Herraez和l . Thevenaz”观察脉冲延迟和进步的使用受激布里渊散射光纤,”光学表达,13卷,不。1,第88 - 82页,2005。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. y Okawachi m . s .毕格罗,j . e .尖锐化et al .,“实现可调可变延迟通过布里渊光纤慢光,“物理评论快报,卷94,不。15篇文章ID 153902 4页,2005。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. 朱z, a . m . c·道斯·d·j . Gauthier l . Zhang和a·e·维尔纳,“宽带SBS慢光的光纤,”光波技术杂志》,25卷,不。1,第206 - 201页,2007。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. 刘贤美歌和k . Hotate 25兆赫带宽布里渊光纤慢光,“光学信,32卷,不。3、217 - 219年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. v . p . Kalosha l . Chen和x包,“快与慢光通过光纤中SBS短脉冲和宽带泵”光学表达,14卷,不。26日,第12703 - 12693页,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. 董z, y,李问:“慢光在多行布里渊增益谱,”光学表达,15卷,不。4、1871 - 1877年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. r .裤子m . d . sten m·a·内菲尔德和d . j . Gauthier“最佳泵宽带SBS慢光系统概要设计,“光学表达,16卷,不。4、2764 - 2777年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. v . p . Kalosha l . Chen和x包,“通过受激布里渊散射慢光亚毫微秒脉冲在非均匀纤维,”物理评论一个,卷75,不。2、文章ID 021802、4页,2007。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. l .邹x, y Wan, l .陈“相干probe-pump-based centimeter-crack检测布里渊传感,”光学信,30卷,不。4、370 - 372年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. 蔡明俊。李,李s和d·a·诺兰“非线性纤维使用光学克尔效应,为信号处理”光波技术杂志》,23卷,不。11日,第3614 - 3606页,2005年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2008文海村李等。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。