Rauschuntersuchung des flachen optischen Frequenzkamms im O-U-Band basierend auf der Brillouin-Laserkavität

JIN Guanyu ,  

CHEN Yuxian ,  

ZHANG Xucheng ,  

JIA Zhixu ,  

MENG Fanchao ,  

QIN Weiping ,  

QIN Guanshi ,  

摘要

Optische Frequenzkämme (kurz optische Kämme) als ausgezeichnete Mehrwellenlängenlichtquellen besitzen ein enormes Anwendungspotenzial im Kommunikationsbereich. Durch die Kombination der optischen Kammquelle mit Wellenlängenmultiplextechnologie (WDM) und Raumfrequenzmultiplextechnologie (SDM) können Kommunikationssysteme Übertragungsraten im Bereich von mehreren hundert Tbit·s-1 erreichen, was bedeutende Anwendungen in 5G/6G-Kommunikation, Internet der Dinge und autonomem Fahren hat. Für ein optisches Kommunikationssystem, das WDM und SDM kombiniert, hängt die Übertragungskapazität von der Anzahl der WDM- und SDM-Kanäle, der Modulationssymbolrate des Systems sowie dem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) der Lichtquelle ab. Durch ein optisches System basierend auf einer Brillouin-Laserkavität und dispersionsgesteuertem hochnichtlinearem Tellurophosphatfaser kann ein flacher optischer Frequenzkamm mit hoher Wiederholfrequenz, einstellbarem Umfang, spektraler Abdeckung des gesamten O-U-Bandes und einer Standardabweichung der Kammzahnintensität von weniger als 5 dB im O-U-Band erzielt werden. In diesem Artikel wurden die Linienbreite und der Frequenzrauschen der Kammzähne in jedem Frequenzband berechnet, und basierend auf der Quantenversion der Langevin-Gleichung wurde ein Brillouin-optisches Kavitӓtsfiltermodell erstellt, um die Anwendbarkeit in der optischen Kommunikation zu überprüfen. Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass der Frequenzkamm im O-U-Band schmale Linien aufweist, das Rauschfluktuationsspektrum über 1 MHz Frequenz kleiner als 100 Hz·Hz-1/2 ist, und verglichen mit einem extern gepumpten Mikrokavitätsfrequenzkamm erzeugt dieses System einen Frequenzkamm mit niedrigerem Frequenzrauschen im MHz-Bereich, was beweist, dass ein optisches System basierend auf einer Brillouin-Laserkavität und dispersionsgesteuertem hochnichtlinearem Tellurophosphatfaser einen flachen, frequenzrauscharmen Frequenzkamm im O-U-Band für optische Kommunikationsanwendungen erzeugen kann.

关键词

optischer Frequenzkamm;Frequenzrauschen;quantengemäßes Langevin-Gleichung;Brillouin-optisches Kavitӓtsfiltermodell

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