基于多芯光纤的光电振荡器的研究文献综述

 2022-10-27 10:43:46
  1. 文献综述(或调研报告):

  随着现代光电信息技术在航空航天、雷达通信、仪器测量、电子对抗等领域中的广泛应用和迅速发展,对信号源的频率稳定度和频谱纯度提出了越来越高的要求,信号源的相位噪声测量在振荡器性能的研究和测试中发挥着越来越重要的作用。与传统的微波振荡器相比,光电振荡器利用调制器以及光纤低损耗的特性, 不仅能将连续光转换为具有极低相位噪声的微波信号,同时也能输出频率稳定的光信号。

从光电振荡器的原理可知:振荡器的噪声随着有源器件的噪声系数(尤其是激光器的RIN指标)的减小、 整个环路的总长度的增加而降低。由于光纤延迟线长度远远大于电器件的延迟长度,因此选取较长的光纤有助 于获取高性能的微波信号输出。但实际应用中光纤长度受到了另外一些因素的限制:由于振荡的微波频率f和环路等效总长度L间满足关系f=mc/L;其中的m和c分别表示振荡的纵模阶数和光速。因此,随着光纤长度增加,波模之间的频率间隔就会变小,多模振荡的概率显著增加,往往需要非常窄带的滤波器来进行模式选择 和边模抑制。

所以我们想到采用多芯光纤来实现光电振荡器。利用多根独立光纤或带状光缆进行光通信的空分复用的概念由来已久,相比传统单芯光纤和光子晶体光纤,多芯光纤充分利用了空间维度,可以有效解决传统单模光纤的理论传输容量极限导致的容量紧缩问题。)由于光纤非线性效应(主要是 Kerr 效应)在模场面积(80-100um2)较小的单模光纤中无法忽略,高速光通信信号在长距离传输中伴随着不断积累的非线性相移与光纤色散的相互作用,由此带来的非线性噪声成为光纤信道中数据传输速率的终极限制因素。研究者们发现光纤非线性限制了光纤中所能承载的信号功率,非线性的光纤信道不再满足线性 Shannon 原理,也就是说光纤通信的频谱效率/传输容量无法通过提 高信噪比的方式持续增加。在放大器的自发辐射噪声和光纤非线性噪声的共同作用下特定输入功率的光信号总传输容量存在着物理极限[6],采用更高频谱效率的调制/解调技术也无法克服。与之相对的是,单根光纤中的空分复用技术可以利用更大的有效模场面积从而基本消除光纤非线性噪声的不利影响。

参考文献:

  1. Reneacute;-Jean Essiambre,' Capacity Limits of Optical Fiber Networks '
  2. 蒲涛编著,《微波光子学原理与应用》,电子工业出版社
  3. Alwyn J. Seeds ,"Microwave Photonics"
  4. X. S. Yao,'Multiloop optoelectronic oscillator'
  5. I. Gasulla,' Microwave Photonics Applications of Multicore Fibers'
  6. R. J. Essiambre. Capacity limits of fiber optical communication systems. Proc. OFC, 2009. OThL1
  7. X. S. YAO,L. MALEKI,ELIYAHUD. Progress in the optoelectronic oscillator -a ten year anniversary review[J].IEEE MTT-S Digest,2004,287-290.

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