發(fā)布時間：2018-01-01 05:03

  本文關(guān)鍵詞：面向相位調(diào)制信號的全光碼型轉(zhuǎn)換與波長變換的研究　出處：《北京交通大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的不斷發(fā)展,通信容量需求以超摩爾定律的規(guī)律快速增長。相位調(diào)制格式信號憑借高頻譜效率、高非線性容限、高接收機靈敏度等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于高速光通信網(wǎng),但同時也給未來全光網(wǎng)絡(luò)的信號處理技術(shù)帶來新的挑戰(zhàn)。本論文在國家自然基金項目"面向40Gb/s以上新型編碼格式的全光緩存、慢光與凈負(fù)荷提取研究"的資助下,針對相位調(diào)制格式信號的全光碼型轉(zhuǎn)換和波長變換開展深入的研究,研究成果對未來光通信網(wǎng)絡(luò)的信號處理技術(shù)提升具有重要的意義和應(yīng)用價值。本論文的主要創(chuàng)新性工作如下:1、導(dǎo)出差分相移鍵控(DPSK)信號在半導(dǎo)體光放大器(SOA)中的傳輸方程,對DPSK信號在SOA中的傳輸特性進(jìn)行了數(shù)值模擬分析和實驗,明確了碼型效應(yīng)的主要影響因素。研究結(jié)果表明,當(dāng)信號碼元周期與SOA增益恢復(fù)時間可比擬時碼型效應(yīng)較強,而當(dāng)信號碼元周期遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于SOA增益恢復(fù)時間時碼型效應(yīng)較弱。2、提出一種基于太赫茲非對稱解復(fù)用器(TOAD)的非歸零差分相移鍵控(NRZ-DPSK)到歸零差分相移鍵控(RZ-DPSK)信號的全光碼型轉(zhuǎn)換器,實現(xiàn)了 10 Gb/s的NRZ-DPSK到RZ-DPSK信號的碼型轉(zhuǎn)換。輸出信號占空比從16%到66%連續(xù)可調(diào),消光比大于8 dB,并且該轉(zhuǎn)換器可對1520～1570 nm達(dá)50 nm波長范圍的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。3、提出一種基于半導(dǎo)體光放大器非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)(SOA-NPR)的DPSK信號的全光碼型轉(zhuǎn)換器,實現(xiàn)了 10 Gb/s的NRZ-DPSK到RZ-DPSK信號的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換器輸出信號占空比從33%到66%連續(xù)可調(diào),消光比大于10dB,功率代價低于-0.4 dB。與TOAD型轉(zhuǎn)換器相比,提出的全光碼型轉(zhuǎn)換器輸出信號消光比更高。4、提出一種基于級聯(lián)延遲干涉儀(DI)與SOA的DPSK信號的全光波長變換器,實現(xiàn)了 10 Gb/s的DPSK信號的全光波長變換。變換器偏振不敏感,變換輸出信號功率均衡,對控制光功率要求適中(3 dBm),輸出信號的Q值大于9,功率代價低于1.4 dB,可變換波長范圍從1540 nm到1570 nm達(dá)30 nm。所提出的轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡單,成本低,易集成,實用化前景好。5、提出一種基于級聯(lián)DI與SOA的DPSK信號的單波長到多波長的"組播"式全光波長變換器,進(jìn)行了"組播"式全光波長變換探索,實現(xiàn)了 10Gb/s的DPSK信號的單波長到雙波長的"組播"式波長轉(zhuǎn)換。兩路輸出信號的Q值分別為9.3和9.1,功率代價分別僅為1.5 dB與1.7 dB。
[Abstract]:With the development of new technologies such as mobile Internet, cloud computing, Internet of things, big data and so on, the demand of communication capacity increases rapidly with the rule of super Moore's law. The phase modulation format signal depends on high spectrum efficiency. The advantages of high nonlinear tolerance and high receiver sensitivity are widely used in high-speed optical communication networks. But at the same time, it also brings new challenges to the signal processing technology in the future all-optical network. In the National Fund for Nature project, "all Optical Cache for New coding format above 40Gb / s". With the aid of slow light and net load extraction, the all-optical code conversion and wavelength conversion of phase-modulated format signals are studied. The research results are of great significance and application value for improving the signal processing technology of optical communication networks in the future. The main innovative work of this thesis is as follows: 1. The transmission equation of the differential phase shift keying (DPSK) signal in the semiconductor optical amplifier (SOA) is derived. The transmission characteristics of the DPSK signal in the SOA are analyzed numerically and experimentally. The main influencing factors of the code type effect are defined. The results show that the code type effect is stronger when the number cell period is comparable to the gain recovery time of the SOA. However, when the number cell period is much greater than or much less than the SOA gain recovery time, the pattern effect is weak. 2. A nonzero differential phase shift keying (NRZ-DPSK) based on terahertz asymmetric demultiplexer (THz) to RZ-DPSK (RZ-DPSK) is proposed. An all-optical bit-type converter of a signal. The conversion of NRZ-DPSK to RZ-DPSK signal of 10 Gb/s is realized. The duty cycle of the output signal is adjustable from 16% to 66%, and the extinction ratio is more than 8 dB. In addition, the converter can convert 1520nm 1570 nm signal to 50 nm wavelength range of 3. 3. An all-optical code converter for DPSK signals based on the nonlinear polarization rotation effect of semiconductor optical amplifiers (SOA-NPRs) is proposed. The conversion of 10 Gb/s NRZ-DPSK to RZ-DPSK signal is realized. The duty cycle of the output signal of the converter is adjustable from 33% to 66%, and the extinction ratio is more than 10dB. The power cost is lower than -0.4 dB. Compared with the TOAD converter, the output signal extinction ratio of the proposed all-optical bit-converter is higher than that of the TOAD converter. An all-optical wavelength converter for DPSK signals based on cascaded delay interferometer (DII) and SOA is proposed. The conversion of all optical wavelength of 10 Gb/s DPSK signal is realized. The converter is not polarization-sensitive, the output power of the converter is equalized, and the optical power control is moderate (3dBm). The Q value of the output signal is greater than 9, the power cost is less than 1.4 dB, and the wavelength range from 1540 nm to 1570 nm is up to 30 nm. The proposed converter has simple structure and low cost. It is easy to integrate and has a good application prospect. 5. This paper presents a "multicast" all-optical wavelength converter based on cascaded DI and SOA for DPSK signals with single wavelength to multi-wavelength. The "multicast" all-optical wavelength conversion is explored. The single-wavelength to two-wavelength "multicast" wavelength conversion of 10 GB / s DPSK signal is realized. The Q values of the two output signals are 9.3 and 9.1 respectively. The power cost is only 1.5 dB and 1.7 dB, respectively.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1

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本文編號：1363025