【摘要】：作為上層網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的承載者,光纖通信網(wǎng)絡(luò)必須不斷提升網(wǎng)絡(luò)容量、改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的帶寬需求和業(yè)務(wù)種類。網(wǎng)絡(luò)容量的提升主要依靠更高的信號(hào)波特率,更高階的調(diào)制格式及更復(fù)雜的復(fù)用方式來實(shí)現(xiàn)。上層業(yè)務(wù)的增多也驅(qū)使著光網(wǎng)絡(luò)從單一的信息傳輸管道向多功能多層次的靈活光網(wǎng)絡(luò)(Flexible Optical Network,FON)演進(jìn)。面對(duì)網(wǎng)絡(luò)特征的變化,傳統(tǒng)基于光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的信號(hào)處理技術(shù)存在速率瓶頸、格式不透明、轉(zhuǎn)換效率低及成本昂貴等問題。全光信號(hào)處理技術(shù)有效地避免了傳統(tǒng)基于光電轉(zhuǎn)換信號(hào)處理技術(shù)的諸多問題,是未來全光FON實(shí)現(xiàn)的重要支撐力量。相位敏感放大器(Phase-sensitive Amplifier,PSA)技術(shù)以其獨(dú)特的相位敏感特性成為光矢量信號(hào)處理的有力工具。基于PSA的諸多全光矢量信號(hào)處理技術(shù)如矢量信號(hào)再生、調(diào)制格式轉(zhuǎn)換、低噪放大、全光相位量化,全光正交分解等近年來被國(guó)內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)提出并研究,具有廣泛的應(yīng)用前景。本論文主要針對(duì)基于相敏放大的全光矢量信號(hào)處理關(guān)鍵技術(shù)展開研究,主要的研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)有:1、提出了一種基于PSA的正交相移鍵控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)向二進(jìn)制相移鍵控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)的格式轉(zhuǎn)換系統(tǒng)方案,實(shí)現(xiàn)了信號(hào)一對(duì)一轉(zhuǎn)換的同時(shí)保證了原始信息的完整性。針對(duì)輸入光信噪比(Optical Signal-to-Noise Ratio,OSNR)為15 dB的QPSK信號(hào),誤碼率(Bit Error Rate,BER)為10-3時(shí),轉(zhuǎn)換得到的BPSK信號(hào)的接收OSNR比QPSK改善了3.2 dB。該系統(tǒng)可有效改善信號(hào)的BER性能,從而延長(zhǎng)信號(hào)的有效傳輸距離,可廣泛應(yīng)用于傳輸鏈路質(zhì)量突然惡化、不同光網(wǎng)絡(luò)間節(jié)點(diǎn)及軟件定義收發(fā)系統(tǒng)等場(chǎng)景。2、提出了一種基于PSA的可重構(gòu)全光節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)具有二維矢量再生與格式轉(zhuǎn)換復(fù)合功能。針對(duì)輸入的攜帶有噪聲的QPSK信號(hào),該節(jié)點(diǎn)可選擇輸出二維再生之后的QPSK信號(hào)或是再生之后的PAM4信號(hào)。針對(duì)輸入OSNR為15 dB的QPSK信號(hào),在BER為10-3時(shí),與輸入QPSK信號(hào)相比,再生之后的QPSK信號(hào)的接收OSNR改善了 2 dB,轉(zhuǎn)換之后的PAM4信號(hào)接收OSNR改善了 1.3 dB。該節(jié)點(diǎn)可應(yīng)用于長(zhǎng)距離傳輸網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)或長(zhǎng)距與短距光網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)。3、提出了一種針對(duì)光矢量信號(hào)的正交分解系統(tǒng),并在HNLF與SOA兩種光學(xué)介質(zhì)中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)基于單個(gè)PSA結(jié)構(gòu)同時(shí)提取出輸入光矢量信號(hào)的同相與正交分量,且提取后的同相與正交分量的波長(zhǎng)和偏振狀態(tài)與輸入光矢量保持一致。同時(shí)仿真驗(yàn)證了針對(duì)方形QAM信號(hào)的分解,16/32/64 QAM信號(hào)分別被分解成了兩路PAM4/PAM6/PAM8信號(hào)。該系統(tǒng)可作為基本功能單元,應(yīng)用于未來靈活光網(wǎng)絡(luò)對(duì)光矢量信號(hào)的全光靈活控制與處理之中。
【圖文】：

靈活光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與全光信號(hào)處理技術(shù)逡逑引言中提到由于受到上層網(wǎng)絡(luò)帶寬需求和業(yè)務(wù)種類增多的驅(qū)使，光網(wǎng)成了多維度復(fù)合功能的ＦＯＮｍ。ＦＯＮ的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖ｌ－ｌＰ］所示，從，ＦＯＮ包括核心網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心等一系列不同結(jié)構(gòu)不網(wǎng)絡(luò)［３］。從信號(hào)調(diào)制格式看，傳統(tǒng)采用的如二進(jìn)制啟閉鍵控（Ｏｎ－ＯｆＴＫ）和二進(jìn)制相移鍵控（ＢｉｎａｒｙＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ，ＢＰＳＫ）等信號(hào)格式階的矢量信號(hào)格式取代，如多階脈沖振幅調(diào)制（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ邋Ｐｕｌｓｅ邋Ａｍｐｕｌａｔｉｏｎ，邋ＭＰＡＭ）、多階相移鍵控（Ｍ－ａｒｙ邋Ｐｈａｓｅ邋Ｓｈｉｆｔ邋Ｋｅｙｉｎｇ，ＭＰＳＫ）幅度調(diào)制（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ邋Ｑａｕｄｒａｔｕｒｅ邋Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ邋Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，邋ＭＱＡＭ）等。多方式也被采用以尋求更高的頻譜利用率，如偏振復(fù)用（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ邋Ｄｉｉｐｌｅｘｉｎｇ，，邋ＰＤＭ），波分復(fù)用（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＷＤＭ），（Ｍｏｄｅ邋Ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋Ｍｕｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＭＤＭ），空分復(fù)用（Ｓｐａｃｅ邋Ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋ＭｕｔｉｐＭ）等。逡逑Ｍｕｌｔｉｃａｓｔｉｎｇ邋＆逡逑

如圖１－２所示為光網(wǎng)絡(luò)中主要調(diào)制技術(shù)演進(jìn)Ｗ，可以看到，隨著網(wǎng)逡逑絡(luò)容量需求的增長(zhǎng)，光網(wǎng)絡(luò)中所采用的主要調(diào)制格式己由最初的單波長(zhǎng)２．５邋Ｇｂｐｓ逡逑的００Ｋ信號(hào)演進(jìn)成了目前單波長(zhǎng)４００Ｇｂｐｓ的ＰＤＭ－ＭＱＡＭ信號(hào)。５Ｇ時(shí)代下的逡逑光傳送技術(shù)按照傳輸距離可分為兩大類［５］：短距離網(wǎng)絡(luò)中的非相干傳輸和中長(zhǎng)距逡逑離網(wǎng)絡(luò)中的相干傳輸技術(shù)。此處的中長(zhǎng)距離的相干傳輸技術(shù)可認(rèn)為是核心網(wǎng)、城逡逑域網(wǎng)等普遍采用的ＭＱＡＭ和相干接收技術(shù)，如圖１－２中所示。隨著信號(hào)調(diào)制格逡逑式的逐漸升高、信號(hào)波特率的上升和對(duì)光矢量越來越復(fù)雜的復(fù)用方式，帶來的另逡逑一個(gè)問題是信號(hào)傳輸距離的下降。這也是到目前為止４００Ｇ長(zhǎng)距離網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)傳逡逑輸方案仍懸而未決的原因。目前超大容量信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸主要依靠具有前向糾逡逑錯(cuò)和相干接收等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，然而隨著信號(hào)容量的持續(xù)上漲，現(xiàn)存的技術(shù)可能會(huì)無逡逑法繼續(xù)維持如此長(zhǎng)距離的信號(hào)傳輸。全光信號(hào)處理技術(shù)的引入可有效的緩解大容逡逑量信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸這一問題。目前限制信號(hào)傳輸距離的因素主要有兩個(gè)，傳輸逡逑信道的衰減和多種因素引起的二維噪聲。針對(duì)信道衰減，可利用拉曼光放大器或逡逑是基于ＰＳＡ的低噪放大思想以改善目前采用的摻輯光纖放大器（Ｅｒｂｉｕｍ邋Ｄｏｐｅｄ逡逑Ｆｉｂｅｒ邋Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，邋ＥＤＦＡ）性能。另外目前研究火熱的基于ＰＳＡ的信號(hào)再生方案也逡逑可有效抑制信號(hào)的二維噪聲以延長(zhǎng)信號(hào)傳輸距離。逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周軍,李國(guó)華;偏振光矢量的雙復(fù)數(shù)表示[J];光電子·激光;1998年02期

2 陳植;;信息儀中光束提升器改變光矢量振動(dòng)方向問題的研究[J];天津紡織工學(xué)院學(xué)報(bào);1987年01期

3 W.YB;;我國(guó)首臺(tái)超高精度光矢量分析儀問世[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2017年01期

4 ;首臺(tái)超高精度光矢量分析儀問世打破國(guó)外壟斷[J];傳感器世界;2017年01期

5 潘時(shí)龍;薛敏;卿婷;李樹鵬;;超高分辨率光矢量分析技術(shù)[J];光電子技術(shù);2017年03期

6 ;我國(guó)首臺(tái)超高精度光矢量分析儀問世[J];工具技術(shù);2017年01期

7 胡宗福;周劍;;光矢量調(diào)制技術(shù)的單波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)方法[J];佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年06期

8 ;我國(guó)首臺(tái)超高精度光矢量分析儀問世 打破美國(guó)壟斷[J];化學(xué)分析計(jì)量;2017年01期

9 張俊吉;王艷;;橢圓偏振光中若干公式的推導(dǎo)[J];河南工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年03期

10 Scott;;我國(guó)首臺(tái)超高精度光矢量分析儀問世[J];今日電子;2017年Z1期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 ;我國(guó)首臺(tái)超高精度光矢量分析儀問世[A];2016年中國(guó)環(huán)境與安全監(jiān)測(cè)技術(shù)研討會(huì)—第27屆MICONEX2016科學(xué)儀器惠及民生系列分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2016年

2 梁建中;;實(shí)驗(yàn)證明：通過偏振片后光量子的能量發(fā)生變化——偏振光的光電效應(yīng)[A];第十七屆全國(guó)原子、原子核物理研討會(huì)暨全國(guó)近代物理研究會(huì)第十屆年會(huì)論文集[C];2008年

3 趙大潤(rùn);;偏振光的原理探究與實(shí)際應(yīng)用[A];第三屆世紀(jì)之星創(chuàng)新教育論壇論文集[C];2016年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 記者 張曄 通訊員 周新華;我首臺(tái)超高精度光矢量分析儀問世[N];科技日?qǐng)?bào);2016年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 崔嘉斌;基于相敏放大的全光矢量信號(hào)處理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2019年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 葉瓏;基于PDH穩(wěn)頻技術(shù)的高品質(zhì)光學(xué)諧振器光矢量網(wǎng)絡(luò)測(cè)量技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2019年

2 李根;基于噪聲補(bǔ)償?shù)墓馐噶啃盘?hào)再生研究[D];北京郵電大學(xué);2017年

3 卿婷;基于光雙邊帶調(diào)制的高精度光矢量分析技術(shù)[D];南京航空航天大學(xué);2017年

4 張佳媚;飛秒激光小切口角膜基質(zhì)透鏡取出術(shù)矯正散光效果的矢量研究[D];天津醫(yī)科大學(xué);2016年

5 陳賢;激光矢量打標(biāo)內(nèi)容生成方法的研究與實(shí)現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2010年

6 曹金燕;電磁波在介質(zhì)表面反射過程中位相變化的分析[D];太原理工大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2689600