本文關(guān)鍵詞：光OFDM技術(shù)在短距離和長途光纖通信系統(tǒng)中的應用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光正交頻分復用(OFDM)技術(shù)以其高頻率效率、極強的色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)容忍性、卓越的高階調(diào)制擴展能力等優(yōu)勢受到了光纖通信領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。光OFDM技術(shù)易于與諸如偏振復用(PDM)、波分復用(WDM)等當前光纖通信技術(shù)相結(jié)合,隨著數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)的快速發(fā)展,光OFDM技術(shù)在短距離和長途光纖通信系統(tǒng)中具有巨大的應用潛力。本文分析和研究光OFDM技術(shù)在低成本的數(shù)據(jù)中心多模光纖(MMF)通信系統(tǒng)、基于自注入反射半導體光放大器(RSOA)的無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)系統(tǒng)以及高速長途骨干單模光纖(SMF)通信系統(tǒng)中的應用。對光OFDM技術(shù)應用于上述光纖通信系統(tǒng)中所面臨的若干問題提出了相應的設(shè)計和解決方法,進行了實驗驗證和計算機仿真分析。主要創(chuàng)新工作內(nèi)容概括如下:1.提出利用雙帶強度調(diào)制直接探測光OFDM(IMDD-OOFDM)技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心光互連中基于直接調(diào)制垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)的MMF系統(tǒng)傳輸容量升級。在實驗上利用3dB調(diào)制帶寬僅為2.2GHz的無溫控的自由運行VCSEL成功實現(xiàn)了16.375Gb/s的實時雙帶OOFDM信號在OM2光纖中傳輸200m,并對基于直接調(diào)制VCSEL的雙帶IMDD-OOFDM系統(tǒng)的傳輸容量魯棒性進行詳細的實驗研究。2.提出一種新的雙RSOA自注入結(jié)構(gòu)來降低傳統(tǒng)自注入RSOA PON系統(tǒng)中光信號的相對強度噪聲(RIN)和腔內(nèi)剩余強度調(diào)制串話。在此基礎(chǔ)上,利用兩個3dB調(diào)制帶寬僅為1GHz的低成本RSOA和開發(fā)的實時OFDM發(fā)射機設(shè)計出了首個基于自注入RSOA的實時OOFDM發(fā)射機,并對該發(fā)射機的各種動態(tài)性能特性進行研究。實驗實現(xiàn)了基于自注入RSOA的10Gb/s@25km IMDD-OOFDM系統(tǒng),并且獲得僅為0.6dB的光功率代價。3.利用基于雙RSOA自注入的10Gb/s@25km IMDD-OOFDM系統(tǒng),實驗研究了積累的腔內(nèi)色散對基于自注入RSOA的PON系統(tǒng)性能的影響。實驗結(jié)果表明,光纖腔內(nèi)色散對系統(tǒng)性能導致了以下影響:1)顯著展寬輸出光信號的光譜;2)增大自注入光纖腔輸出光信號的RIN;3)導致系統(tǒng)光功率代價的上升。因而,光纖腔內(nèi)積累的色散是限制基于自注入RSOA的IMDD-OOFDM PON系統(tǒng)性能的重要物理機理。4.提出一種基于相位調(diào)制解調(diào)的恒包絡(luò)相干光OFDM(CO-OFDM)系統(tǒng),使得發(fā)射光信號的峰均功率比(PAPR)獲得顯著下降,從而提高了CO-OFDM技術(shù)應用于長途光纖通信系統(tǒng)中的光纖非線性容限。仿真結(jié)果表明,與傳統(tǒng)CO-OFDM系統(tǒng)相比,恒包絡(luò)CO-OFDM系統(tǒng)在具有不同色散管理的標準SMF(SSMF)鏈路中的系統(tǒng)最大發(fā)射光功率獲得顯著提高。5.提出一種基于DSP和RF導頻的聯(lián)合光纖非線性相位噪聲補償方法,用以降低CO-OFDM系統(tǒng)應用于升級采用非歸零-通斷鍵控(NRZ-OOK)調(diào)制技術(shù)的WDM系統(tǒng)時所面臨的極為嚴重的非線性相位噪聲影響。仿真結(jié)果表明,該方法能有效補償信道內(nèi)自相位調(diào)制(SPM)和鄰近NRZ-OOK信道產(chǎn)生的交叉相位調(diào)制(XPM)效應導致的非線性損傷。此外,通過仿真研究了光纖非線性效應對112Gb/s PDM-CO-OFDM系統(tǒng)帶內(nèi)串話光信噪比(OSNR)代價的影響。該研究為工作在非線性區(qū)域的CO-OFDM系統(tǒng)應用于100G全光網(wǎng)絡(luò)提供了系統(tǒng)OSNR預算參考。6.提出利用雙臂馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)作為光梳生成器實現(xiàn)多帶CO-OFDM傳輸?shù)姆椒?在仿真中驗證了包含16個PDM OFDM頻帶的1Tb/s CO-OFDM系統(tǒng),并對傳輸性能進行分析。進而證實了采用雙臂MZM光梳生成器實現(xiàn)寬帶CO-OFDM傳輸?shù)目尚行�。此�?分析了基于重疊頻域均衡(OFDE)的低循環(huán)前綴(CP)開銷CO-OFDM系統(tǒng)中OFDM接收機對重疊點數(shù)的要求,并通過實驗研究重疊點數(shù)對系統(tǒng)傳輸性能的影響,進而利用合理的重疊點數(shù)設(shè)計成功實現(xiàn)80.4Gb/s低CP開銷的CO-OFDM信號在無色散補償SSMF中傳輸5440km。
【關(guān)鍵詞】：光正交頻分復用 強度調(diào)制直接檢測 數(shù)字相干檢測 直接調(diào)制垂直腔面發(fā)射激光器 自注入半導體光放大器 光纖非線性
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.53;TN929.11
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-16
• 第一章 緒論16-30
• 1.1 引言16-18
• 1.2 OFDM技術(shù)及其在光纖通信系統(tǒng)中的應用18-22
• 1.2.1 OFDM技術(shù)的優(yōu)點19-21
• 1.2.2 OFDM技術(shù)在光纖通信系統(tǒng)中的應用21-22
• 1.3 光OFDM技術(shù)在光纖通信系統(tǒng)中的研究背景22-27
• 1.3.1 數(shù)據(jù)中心光互連中應用IMDD-OOFDM技術(shù)的研究背景24-25
• 1.3.2 IMDD-OOFDM技術(shù)在自注入RSOA光接入網(wǎng)中的研究背景25
• 1.3.3 降低長途CO-OFDM系統(tǒng)中光纖非線性損傷的研究背景25-26
• 1.3.4 多帶與低CP開銷CO-OFDM系統(tǒng)在長途光傳輸中的研究背景26-27
• 1.4 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排27-30
• 第二章 利用低成本DM-VCSEL的雙帶IMDD-OOFDM系統(tǒng)研究30-50
• 2.1 OFDM技術(shù)的基本原理30-33
• 2.2 IMDD-OOFDM系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)33-36
• 2.3 利用DM-VCSEL的雙帶IMDD-OOFDM實驗系統(tǒng)設(shè)計36-40
• 2.4 利用DM-VCSEL的雙帶IMDD-OOFDM實驗系統(tǒng)電參數(shù)優(yōu)化40-44
• 2.4.1 VCSEL偏置電流優(yōu)化40-41
• 2.4.2 最佳的雙帶OFDM電信號特性41-44
• 2.5 利用DM-VCSEL的雙帶IMDD-OOFDM系統(tǒng)實驗結(jié)果與分析44-49
• 2.5.1 傳輸性能結(jié)果與分析44-47
• 2.5.2 傳輸容量魯棒性分析47-49
• 2.6 本章小結(jié)49-50
• 第三章 基于自注入RSOA的IMDD-OOFDM系統(tǒng)研究50-72
• 3.1 基于雙RSOA自注入的實時OOFDM發(fā)射機結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)50-54
• 3.1.1 雙RSOA自注入結(jié)構(gòu)與特點51-52
• 3.1.2 基于雙RSOA自注入的實時OOFDM發(fā)射機設(shè)計與實現(xiàn)52-54
• 3.2 基于雙RSOA自注入的實時OOFDM發(fā)射機動態(tài)性能特性54-58
• 3.3 基于雙RSOA自注入的IMDD-OOFDM系統(tǒng)傳輸實驗58-63
• 3.3.1 傳輸系統(tǒng)實驗設(shè)置58-59
• 3.3.2 傳輸性能結(jié)果與分析59-63
• 3.4 腔內(nèi)色散對基于自注入RSOA的IMDD-OOFDM系統(tǒng)性能的影響63-71
• 3.4.1 具有不同腔內(nèi)色散的自注入光纖腔實驗系統(tǒng)設(shè)置63-65
• 3.4.2 腔內(nèi)色散對輸出光譜特性的影響65-66
• 3.4.3 腔內(nèi)色散對光信號RIN的影響66-68
• 3.4.4 腔內(nèi)色散對系統(tǒng)傳輸性能的影響68-71
• 3.5 本章小結(jié)71-72
• 第四章 降低CO-OFDM系統(tǒng)中光纖非線性相位噪聲影響的研究72-100
• 4.1 CO-OFDM系統(tǒng)的基本原理與光纖非線性損傷72-78
• 4.1.1 CO-OFDM系統(tǒng)的基本原理72-77
• 4.1.2 CO-OFDM系統(tǒng)的光纖非線性損傷77-78
• 4.2 基于CE調(diào)制提高CO-OFDM系統(tǒng)非線性容限的方法78-87
• 4.2.1 CE-CO-OFDM系統(tǒng)原理與實現(xiàn)79-81
• 4.2.2 CE-CO-OFDM系統(tǒng)仿真設(shè)置81-83
• 4.2.3 CE-CO-OFDM系統(tǒng)性能分析83-87
• 4.3 基于DSP和RF導頻的聯(lián)合CO-OFDM系統(tǒng)非線性補償方法87-94
• 4.3.1 基于DSP和RF導頻的聯(lián)合非線性補償方法原理與實現(xiàn)87-89
• 4.3.2 基于DSP和RF導頻的聯(lián)合非線性補償方法仿真分析89-94
• 4.4 光纖非線性效應對CO-OFDM系統(tǒng)帶內(nèi)串話的影響94-99
• 4.4.1 WSS導致的CO-OFDM系統(tǒng)帶內(nèi)串話94-95
• 4.4.2 非線性效應對CO-OFDM系統(tǒng)帶內(nèi)串話影響的仿真分析95-99
• 4.5 本章小結(jié)99-100
• 第五章 利用光梳的多帶與低CP開銷CO-OFDM系統(tǒng)研究100-117
• 5.1 利用光梳的多帶CO-OFDM系統(tǒng)基本原理100-102
• 5.2 雙臂MZM光梳生成器的設(shè)計與性能分析102-106
• 5.2.1 雙臂MZM產(chǎn)生平坦光梳的基本原理與條件102-104
• 5.2.2 雙臂MZM光梳生成器的性能仿真分析104-106
• 5.3 利用雙臂MZM光梳生成器的多帶CO-OFDM系統(tǒng)106-110
• 5.3.1 利用雙臂MZM光梳生成器的多帶CO-OFDM系統(tǒng)仿真設(shè)置106-107
• 5.3.2 利用雙臂MZM光梳生成器的多帶CO-OFDM系統(tǒng)性能分析107-110
• 5.4 重疊點數(shù)對基于OFDE的低CP開銷CO-OFDM系統(tǒng)的影響110-115
• 5.4.1 OFDE的基本原理與設(shè)計要求110-112
• 5.4.2 基于OFDE的低CP開銷CO-OFDM系統(tǒng)實驗設(shè)置112-113
• 5.4.3 實驗結(jié)果與性能分析113-115
• 5.5 本章小結(jié)115-117
• 第六章 總結(jié)與展望117-120
• 6.1 論文總結(jié)117-119
• 6.2 未來工作的展望119-120
• 致謝120-121
• 參考文獻121-137
• 攻讀博士學位期間取得的成果137-139

  本文關(guān)鍵詞：光OFDM技術(shù)在短距離和長途光纖通信系統(tǒng)中的應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：269984