硅光波导非线性效应实现NRZ到RZ光调制格式转换

"基于硅光波导非线性效应的非归零码到归零码光调制格式转换，利用四波混频（FWM）和交叉相位调制（XPM），通过硅光波导实现NRZ到RZ的转换。在探测光NRZ信号与抽运光时钟脉冲同步通过波导时，FWM产生斯托克斯光和反斯托克斯光，XPM导致探测光频谱红移和蓝移。经过适当带通滤波器（OBPF）的选择，可以得到四种RZ信号。研究了功率关系、脉宽影响以及波长失谐量对转换效率的效应。抽运光脉宽对RZ信号质量有显著影响，2~15 ps的脉宽能产生高质量RZ信号，而大于15 ps则信号质量下降。" 这篇论文深入探讨了光通信领域中的一个重要问题，即如何实现不同光调制格式之间的转换。具体来说，它关注的是将非归零码（NRZ）转换为归零码（RZ）的过程。这种转换在光通信系统中具有重要意义，因为它可以优化数据传输效率和系统性能。 该研究的核心是硅光波导，这是一种集成光学元件，由于其小尺寸、高集成度和非线性光学特性，被广泛应用于光信号处理。论文中提到的两种非线性效应，四波混频（FWM）和交叉相位调制（XPM），是硅光波导中常见的光学现象。FWM是一种非线性过程，通过此过程，四个光波在波导中相互作用，产生新的频率成分，即斯托克斯光和反斯托克斯光。而XPM则是当两个强度不同的光波在非线性介质中相互传播时，一个光波的相位会受到另一个光波的影响，从而导致频谱的红移或蓝移。 为了从NRZ信号转换为RZ信号，探测光（NRZ信号）和抽运光（时钟脉冲序列）同步通过硅光波导。FWM产生的新频率分量，结合XPM引起的频谱位移，通过带通滤波器（OBPF）筛选，可以形成四种RZ信号。论文还分析了这些转换过程中各种参数的影响，如光功率、脉宽和波长失谐量，揭示了它们如何决定转换效率和信号质量。 值得注意的是，抽运光脉宽的选择对于最终RZ信号的质量至关重要。当抽运光脉宽在2到15 picoseconds（ps）之间时，可以生成高质量的RZ信号。如果脉宽过大，超过15 ps，探测光的蓝移频谱中提取的RZ信号质量会显著降低。这表明在实际应用中，精确控制抽运光脉宽是保证转换效果的关键。 这项研究不仅提出了一个基于硅光波导的NRZ到RZ转换方案，还深入研究了影响转换效率和信号质量的各种因素，为光通信系统的设计提供了理论依据和技术参考。这一工作对于提升光通信系统的灵活性和效率具有重要意义，特别是在高速、大容量的数据传输场景中。