Gordon-Haus抖动

2021-02-23 11:19:55 浏览:695

定义

由于中心频率的涨落而引起的时间抖动。

短脉冲过程由锁模激光器产生时,或者在光纤通信系统中在光纤中传输时,存在许多机制引起其产生时间抖动。抖动直接引起脉冲同步中的许多效应,例如自发辐射,它还会在不同噪声之间的耦合中产生。

其中的一种耦合机制为Gordon-Haus效应[1]。是指脉冲中心频率的涨落通过群速度色散耦合到时间装置中:中心频率的改变转化为群速度的改变,最后影响脉冲时序。

Gordon和Haus仔细考虑了空间周期分布光纤放大器的光纤链路中的噪声。这里,放大器的增益跟波长无关,放大器产生的量子噪声使中心频率移动,移动的量是随机的。后面放大器的中心频率都经历随机游走,不同脉冲的中心频率游走量无任何相关。于是,脉冲的时间偏差会积累的越来越多。核心结果就是时间误差正比于单位长度的光纤损耗和传输距离的三次方,反比与单位脉冲的能量。整个分析过程是基于孤子脉冲传播假设,参考激子微扰理论,然而基本结果可以推广到非孤子脉冲的情况。

最初考虑的Gordon-Haus抖动已成为长距离传输中抖动的主要部分。这是由于中心频率的无界漂移导致其依赖于传输长度的三次方。可以采用规则排列的光滤波器或者采用具有有限增益带宽的放大器有效抑制Gordon-Haus效应,目的是为了消除漂移。这样抖动则是受限于其它的噪声。

锁模激光器中的Gordon-Haus抖动

所有锁模激光器中同样存在中心频率涨落与时间装置的耦合,而不仅仅存在于锁模光纤激光器。这时中心频率不存在任何无界漂移,因为增益介质的增益带宽是有限的。然而,尤其是在低噪声频率和短脉冲时(由于后者受自发辐射的影响较小),对时序的影响是很大的[2,6]。影响的强度依赖于色散和增益带宽,并且统计特性与中心频率的无界漂移不同。

参考文献

[1] J. P. Gordon and H. A. Haus, “Random walk of coherently amplified solitons in optical fiber transmission”, Opt. Lett. 11 (10), 665 (1986)
[2] H. A. Haus and A. Mecozzi, “Noise of mode-locked lasers”, IEEE J. Quantum Electron. 29 (3), 983 (1993)
[3] S. Kumar and F. Lederer, “Gordon–Haus effect in dispersion-managed soliton systems”, Opt. Lett. 22 (24), 1870 (1997)
[4] T. Okamawari et al., “Analysis of Gordon–Haus jitter in a dispersion-compensated optical transmission system”, Opt. Lett. 23 (9), 694 (1998)
[5] C. J. McKinstrie, “Effects of filtering on Gordon–Haus timing jitter in dispersion-managed systems”, J. Opt. Soc. Am. B 19 (6), 1275 (2002)
[6] R. Paschotta, “Noise of mode-locked lasers. Part II: timing jitter and other fluctuations”, Appl. Phys. B 79, 163 (2004)

参阅:时间抖动、孤子、光纤通信、脉冲传输模型

脉冲

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