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多功能集成是降低全光信号处理器件成本的重要手段之一。全光3R再生器就是一个很好的例子,它将再放大、再整形、再定时功能集成在一起。利用光纤非线性效应不但可以实现光控光3R信号处理,还可以利用磁光效应对光纤器件进行磁场控制,提高器件性能和控制灵活性。本文主要内容及创新如下:1.研究了光纤参量放大器(Fiber Optical Parametric Amplifier,FOPA)的噪声特性,涉及的噪声类型包括散粒噪声、被放大的量子噪声、泵浦自发辐射(Amplified Spontaneous Emission,ASE)转移噪声等,工作频带内、外的噪声大小可分别用泵浦光的输入光信噪比(Optical Signal-to-Noise Ratio of the Pump,OSNRp)和等效的信号光输入光信噪比(Optical Signal-to-Noise Ratio of the Signal,OSNRs)来表示。采用光域方法直接测量了FOPA的噪声指数(Noise Figure,NF)。研究表明,噪声指数随着相应光信噪比的增加而减小,当OSNRp和OSNRs分别超过35dB和25dB时,可获得的最小噪声指数约为4.3dB,实验结果与仿真曲线一致。2.分析了泵浦光带内ASE噪声对光纤参量再生器(Fiber Optical Parametric Regenerator,FOPR)性能的影响,当泵浦光OSNR?19.6dB时,光再生性能明显劣化;当泵浦光OSNR?35dB时,泵浦光带内ASE噪声的影响可忽略。针对非对称光脉冲劣化情形,提出了光时钟偏移泵浦再生方案。实验表明,对于Q值为7.13的10Gb/s劣化光信号,再生后Q值可提升到10.16,光接收机灵敏度可提升3.1dB。3.通过光纤环外注入ASE噪声的方法实现了光纤参量震荡器(Fiber Optical Parametric Oscillator,FOPO)的起振,并提取了相位抖动值为0.025UI的10GHz光时钟信号。实验表明,在FOPO光纤环中增加线起偏器,可使输出光时钟信号的偏振度由37.94%提升到99.61%。4.理论分析了全光纤Sagnac结构的磁控机理,并开展了磁光调制实验。实验表明,在177Gs磁场作用下,磁光调制器的调制度可达17.05dB,并具有良好的调制可重复性。在磁光调制基础上,引入泵浦光信号进行了光控光开关实验,在入纤峰值功率为28.2dBm的泵浦光信号控制下,光控光开关的消光比可达25.8dB;进一步施加磁场,可使光控光开关的消光比性能提升0.7dB。5.研制出多功能集成的光纤信号处理器件,通过适当的光路切换,该器件可以实现FOPA、FOPR、FOPO、光纤参量磁光开关(Fiber Optical Parametric Magneto-Optical Switch,FOPS)功能,主要性能指标经过了第三方测试。