优化160 Gb/s全光时域多路分解：SHG与DFG级联非线性的高效设计

本文主要探讨了在准相位匹配周期极化铌酸锂（PPLN）波导中利用级联的二次谐波生成（SHG）和差频产生（DFG）的全光时域多路分解技术，目标是优化设计以实现160吉比特每秒（Gb/s）数据速率的高效转换并有效控制交叉 talk（信号间的干扰）。文章详细研究了三个关键参数：波导长度、时钟脉冲宽度和时钟偏移。 波导长度对非线性过程的效率至关重要，因为它影响着SHG和DFG过程中的能量传递。通过定义最大波导长度，作者推导出了一个理论公式，这个长度是在保持足够高的转换效率的同时，能抑制不必要的非线性效应的阈值。这个长度的选择需在实际应用中权衡非线性增强和可能的信号失真。 时钟脉冲宽度影响数据传输的同步性和带宽利用，而时钟偏移则涉及到不同路径信号之间的相对相位。通过优化这两个参数，可以最大程度地减少信号间的干扰，确保多路信号的分离清晰。理论表达式被用来计算在不同参数设置下的转换效率，结果与数值模拟的实验数据高度吻合，验证了理论模型的准确性。 针对两种具体的应用场景，当波导长度或时钟偏移已知时，文章提供了一种方法来确定剩余参数的最优组合。这种优化设计策略使得在满足高质量信号传输的同时，能够实现最大的转换效率，这对于高速光通信系统来说具有实际意义。 本文的工作不仅深化了对全光时域多路分解技术的理解，还提供了实用的设计指南，对于提高160 Gb/s光通信系统的性能和稳定性具有重要的理论支撑和工程价值。通过精确控制和优化非线性过程参数，研究人员和工程师能够在现代数据中心和光通信网络中实现高效的数据传输。