基于光纤级联参量过程的宽带低噪声光频梳及应用基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61575071
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0503.传输与交换光子器件
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Optic frequency comb (OFC) with low cost and high performance can substantially improve the capacity of fiber optical transmission, as well as reduce the cost and complexity of dense wavelength division multiplexing (DWDM) fiber-optical transmission. Meanwhile, all optical signal processing can overcome the bottleneck of electronic signal processing, reduce the power consumption, and achieve agile optical networking. In order to satisfy linear phase matching condition over a wide frequency span, we design and fabricate photonic crystal fiber (PCF) with ultra-low flat dispersion and high nonlinearity, based on double-ring heterogeneous structure. Taking advanced modulation formats into account, we experimentally demonstrate a broadband and low noise OFC using cascaded parametric process, which cover the C+L bands with tunable frequency spacing from 50GHz to 400GHz together with more than 40dB optical signal to noise ratio (OSNR). We carry out comprehensive investigation on generation model, parameter optimization and experimental characterization. Furthermore, we verify that the proposed OFC can be used for DWDM transmission of (D)QPSK, 8PSK and 16QSM signal. Next, we demonstrate all-optical signal regenerator and wavelength multicasting, using cascaded parametric process based phase sensitive amplification (PSA), and verify the function through practical fiber-optical transmission. At the end of project, we are able to demonstrate simultaneous amplitude and phase regeneration of 25Gbaud (D)QPSK signal after transmission through 100km standard single mode fiber(SSMF). Furthermore, we verify the application of one-to-nine wavelength multicasting for (D)QPSK signal on the condition of 100GHz frequency spacing.
低成本高性能光频梳可以提高光纤通信系统的传输容量,降低密集波分复用传输的成本和复杂性。全光信号处理技术可以克服电子处理速度瓶颈,降低能耗,提高光网络的灵活性。项目设计并研制异质双环结构的超低色散平坦高非线性光子晶体光纤,在宽频范围内满足线性相位匹配条件。针对广泛采用的高阶相位调制码型,项目创新性地提出利用光纤级联参量过程产生覆盖C+L波段,50-400GHz频率间隔可调,光信噪比大于40dB的宽带低噪声光频梳,对光频梳产生过程开展理论建模、参数优化和实验测试三个方面的研究,验证所研制的光频梳可用于(D)QPSK、8PSK及16QAM信号的密集波分复用光传输。研究基于参量光频梳的相敏放大过程实现(D)QPSK信号的全光再生和波长组播应用,最终实现25GBaud (D)QPSK信号在100公里单模光纤传输后同时实现全光相位和幅度再生,及100GHz波长间隔条件下一至九路全光组播应用。

结项摘要

为了简化DWDM光传输系统结构,降低成本,需要可调谐可配置的光频梳光源。同时,为了满足超大容量高频谱效率光传输要求,需要采用适用于先进调制码型的全光信号再生、波长转换及组播技术,克服电子处理速度瓶颈,降低功耗,提高光网络灵活性。光纤中的级联参量过程,覆盖光传输常用的C+L波段,是产生光频梳的必要条件,其包含丰富的作用机理,尤其是参量过程中对相互作用光束的相位敏感放大特性,决定了它可有效实现对相位调制信号的再生和处理功能。同时通过其级联特性产生多束光波可实现全光组播功能。因此光纤中的级联参量过程是满足以上需求的最佳技术选择。光纤中级联参量过程,既包括多段不同特性的光纤级联,每段光纤中不同的参量过程发生相互作用完成特定的功能;同时也包括在同一段光纤内多个不同参量过程相互作用进而产生更多光束的效应级联。因此光纤中的级联参量过程被广泛应用于宽带高增益参量放大及全光信号处理中。项目从超低色散平坦高非线性光子晶体光纤的设计出发,通过结构参数优化以满足产生宽带低噪声光频梳的要求。在高非线性超低色散平坦光纤的基础上对参量光频梳的产生机理即光纤级联参量过程开展理论建模、特性分析和实验测试三个方面的研究,同时验证参量光频梳作为频率间隔稳定和幅度平坦的多波长光源可以应用于DWDM 光传输中,并将宽带低噪声的参量光频梳应用到(D)QPSK 等高阶调制格式光信号的全光再生、波长转换和组播等功能实现。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
All-Fiber Tunable LP11 Mode Rotator With 360 degrees Range
360 度范围的全光纤可调谐 LP11 模式旋转器
  • DOI:
    10.1109/jphot.2016.2605822
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    IEEE Photonics Journal
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Hong Zhikun;Fu Songnian;Yu Dawei;Tang Ming;Liu Deming
  • 通讯作者:
    Liu Deming
Carrier Phase Recovery for Set-Partitioning QAM Formats
集合划分 QAM 格式的载波相位恢复
  • DOI:
    10.1109/jlt.2018.2859238
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    IEEE/OSA J. Lightwave Techno
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陆佳宁;付松年
  • 通讯作者:
    付松年
mdulation format identification enabled by the digital frequency-offset loading technique for hitless coherent transceiver
通过数字频偏加载技术实现无中断相干收发器的调制格式识别
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    付松年
  • 通讯作者:
    付松年
Radial basis function neural network enabled C-band 4 × 50 Gb/s PAM-4 transmission over 80 km SSMF
径向基函数神经网络支持 C 波段 4-50-Gb/s PAM-4 传输超过 80-km SSMF
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    杨正;高帆;付松年
  • 通讯作者:
    付松年
Long Short-Term Memory Neural Network (LSTM-NN) Enabled Accurate Optical Signal-to-Noise Ratio (OSNR) Monitoring
长短期记忆神经网络 (LSTM-NN) 可实现精确的光信噪比 (OSNR) 监控
  • DOI:
    10.1109/jlt.2019.2904263
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    IEEE/OSA J. Lightwave Technol.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王春晓;付松年
  • 通讯作者:
    付松年

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其他文献

Performance Comparison of NRZ, RZ and CSRZ Modulation Formats in RS-DB Nyquist WDM System
RS-DB Nyquist WDM 系统中 NRZ、RZ 和 CSRZ 调制格式的性能比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Optical Communications and Networking
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    姚舒畅;付松年
  • 通讯作者:
    付松年
面向激光显示应用的红绿蓝掺镨氟化物光纤激光器研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    激光与光电子学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石君;唐明;付松年;沈平;刘德明
  • 通讯作者:
    刘德明
“RPR弹性分组环MAC协议的性能分析”
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    《北京交通大学学报》,2004年6月
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    方志方;吴重庆;陶滢;付松年
  • 通讯作者:
    付松年
高速线性光采样用被动锁模光纤激光器重复频率优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    彭汉;刘彬;付松年;张敏明;刘德明
  • 通讯作者:
    刘德明
Impact of Sampling Source Repetition Frequency in Linear Optical Sampling
线性光学采样中采样源重复频率的影响
  • DOI:
    10.1109/lpt.2015.2478877
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Photonics Technology Letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋珏;付松年;刘彬;唐明;刘德明
  • 通讯作者:
    刘德明

其他文献

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付松年的其他基金

基于循环模式转换的少模光纤链路差分模式群时延管理及应用
  • 批准号:
    61875061
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    69.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于少模光纤的多维复用高频谱效率光传输机理研究
  • 批准号:
    61275069
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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