本文關(guān)鍵詞：面向相位調(diào)制信號(hào)的若干全光信號(hào)處理技術(shù)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、視頻業(yè)務(wù)的增加以及大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來,使得網(wǎng)絡(luò)信息容量不斷增加,網(wǎng)絡(luò)傳輸速率由10 Gb/s提升到40 Gb/s及以上,傳統(tǒng)的強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)不再適用于高速光通信。相位編碼格式憑借其更高的頻譜效率、有效地提高了系統(tǒng)的非線性容限、本征色散及偏振模色散容限等優(yōu)點(diǎn),在高速光通信網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用。相位編碼格式在40 Gb/s及以上高速光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用,不僅傳輸鏈路的技術(shù)需要改變,同時(shí)還對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、全光信號(hào)處理技術(shù)等帶來了新問題。作為全光交換網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一——全光緩存技術(shù),也需要適應(yīng)這種編碼格式的變化。本文在國家自然基金項(xiàng)目“面向40 Gb/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”的支持下,就相位編碼格式的全光網(wǎng)絡(luò)中全光緩存技術(shù)和與之相關(guān)的信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行了研究,主要研究包括：研究了DPSK信號(hào)與QPSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理,為了適應(yīng)全光網(wǎng)的帶寬動(dòng)態(tài)分配中的變速率問題,針對(duì)變速率的相位調(diào)制信號(hào)解調(diào)進(jìn)行了研究,提出了一種可調(diào)諧的NRZ-DPSK解調(diào)器,實(shí)現(xiàn)不同比特速率NRZ-DPSK信號(hào)轉(zhuǎn)換：為解決高速率電信號(hào)產(chǎn)生困難的問題,利用基于NRZ-DPSK信號(hào)的可調(diào)諧解調(diào)器實(shí)現(xiàn)了10 Gb/s電信號(hào)倍速為20 Gb/s光信號(hào),同時(shí)為解決全光網(wǎng)的各個(gè)全光信號(hào)處理單元(比如各個(gè)緩存器單元)之間的同步問題,對(duì)NRZ-DPSK信號(hào)的時(shí)鐘提取技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)的研究,提出了一種基于可調(diào)諧解調(diào)器的全光時(shí)鐘提取技術(shù);對(duì)全光信號(hào)處理(全光緩存與全光時(shí)鐘提取)技術(shù)中關(guān)鍵器件半導(dǎo)體光放大器(SOA)的性能進(jìn)行了深入研究,提出了SOA吸收損耗因子及線寬增強(qiáng)因子新的測量方法；基于以上研究,為解決交換節(jié)點(diǎn)處的數(shù)據(jù)包競爭及擁堵現(xiàn)象,提出了一種基于SOA非線性偏振旋轉(zhuǎn)的面向相位調(diào)制格式的全光緩存技術(shù),利用第3章提出的可調(diào)諧解調(diào)器對(duì)緩存效果進(jìn)行了解調(diào)分析,并為今后按比特緩存和全光時(shí)序交換打下基礎(chǔ)。本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新性工作如下：1.針對(duì)NRZ-DPSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)進(jìn)行了深入研究,介紹了NRZ-DPSK信號(hào)的可調(diào)諧解調(diào)器的原理,提出了一種基于斐索干涉儀的NRZ-DPSK信號(hào)的可調(diào)諧解調(diào)器。通過實(shí)驗(yàn)證明了可調(diào)諧解調(diào)器能夠解調(diào)2.5 Gb/s-40 Gb/s的NRZ-DPSK信號(hào)。與現(xiàn)有解調(diào)器相比,提出的基于自由空間光的NRZ-DPSK信號(hào)具有連續(xù)可調(diào)且調(diào)諧范圍大、調(diào)諧速度快等優(yōu)點(diǎn)。2.提出了一種基于外調(diào)制器、NRZ-DPSK信號(hào)可調(diào)諧解調(diào)器及延遲合成器的電光倍速方法,實(shí)現(xiàn)了10 Gb/s電信號(hào)倍速至20 Gb/s光信號(hào),通過脈沖壓縮獲得了20 ps的窄脈沖：其次提出基于斐索干涉儀·的NRZ-DPSK信號(hào)的可調(diào)諧解調(diào)器的時(shí)鐘提取方法,并實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了2.5Gb/s和5 Gb/s NRZ-DPSK信號(hào)的全光時(shí)鐘提取,對(duì)影響時(shí)鐘信號(hào)消光比的因素進(jìn)行了分析。3.對(duì)全光信號(hào)處理(全光緩存與全光時(shí)鐘提取)的關(guān)鍵器件——SOA的性能進(jìn)行了深入研究,提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一種計(jì)算SOA線寬增強(qiáng)因子的方法�；赟OA的非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng),考慮偏振相關(guān)增益的影響,理論推導(dǎo)Stokes矢量、SOA增益與線寬增強(qiáng)因子之間的關(guān)系,通過實(shí)驗(yàn)測得斯托克斯矢量并計(jì)算得到線寬增強(qiáng)因子的數(shù)值,得到注入電流與線寬增強(qiáng)因子之間的變化關(guān)系。注入光功率由50μW至1 mW范圍內(nèi),注入電流在90 mA至170 mA范圍內(nèi)變化時(shí),TE模線寬增強(qiáng)因子在10.5至8.5范圍內(nèi)變化,TE線寬增強(qiáng)因子在8.2至5.8范圍內(nèi)變化。4.研究了SOA內(nèi)部損耗因子,對(duì)原有SOA增益公式進(jìn)行修正并通過實(shí)驗(yàn)和仿真得到不同注入電流時(shí)內(nèi)部損耗因子的數(shù)值及變化曲線,給出了內(nèi)部損耗因子與注入電流之間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式,同時(shí)測定了小信號(hào)增益系數(shù)和飽和輸出功率,實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果與理論相符。5.對(duì)一種基于SOA的非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)DPSK信號(hào)的全光緩存進(jìn)行了研究�；赟OA中非線性偏振旋轉(zhuǎn)光開關(guān),實(shí)現(xiàn)了10 Gb/sNRZ-DPSK信號(hào)的全光緩存,緩存粒度0.4μS、緩存時(shí)間達(dá)到4μS,緩存深度達(dá)到90%,緩存后的NRZ-DPSK信號(hào)經(jīng)過基于自由空間光的快速可調(diào)諧的NRZ-DPSK信號(hào)解調(diào)器解調(diào),解調(diào)后信號(hào)BER低于10-9；研究了不同光功率NRZ-DPSK信號(hào)的非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)及NRZ-DPSK信號(hào)緩存時(shí)的增益均衡問題。
【關(guān)鍵詞】：相位調(diào)制格式 半導(dǎo)體光放大器 可調(diào)諧解調(diào)器 電光倍速 時(shí)鐘提取 非線性偏振旋轉(zhuǎn) 全光緩存器
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.1
【目錄】：

• 致謝5-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-12
• 序言12-16
• 1 緒論16-36
• 1.1 高速光通信與新型調(diào)制格式16-19
• 1.2 采用新型調(diào)制格式光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展19-21
• 1.3 面向新型調(diào)制格式的全光信號(hào)處理技術(shù)21-33
• 1.3.1 NRZ-DPSK信號(hào)的可調(diào)諧解調(diào)器22-24
• 1.3.2 面向新型調(diào)制格式的全光邏輯24-26
• 1.3.3 相位調(diào)制信號(hào)的時(shí)鐘提取26-30
• 1.3.4 全光緩存器30-33
• 1.4 本論文的主要研究工作33-36
• 2 NRZ-DPSK及QPSK信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)36-60
• 2.1 引言36
• 2.2 NRZ-DPSK信號(hào)的調(diào)制36-42
• 2.2.1 NRZ-DPSK信號(hào)的調(diào)制原理36-38
• 2.2.2 NRZ-DPSK信號(hào)的調(diào)制仿真及實(shí)驗(yàn)38-42
• 2.3 基于斐索干涉儀的NRZ-DPSK信號(hào)可調(diào)諧解調(diào)器42-49
• 2.3.1 NRZ-DPSK信號(hào)可調(diào)諧解調(diào)器原理42-44
• 2.3.2 NRZ-DPSK信號(hào)可調(diào)諧解調(diào)器的實(shí)驗(yàn)44-49
• 2.4 QPSK信號(hào)調(diào)制解調(diào)的研究49-59
• 2.4.1 QPSK信號(hào)調(diào)制仿真50-53
• 2.4.2 QPSK信號(hào)調(diào)制實(shí)驗(yàn)53-55
• 2.4.3 QPSK信號(hào)的解調(diào)55-59
• 2.5 本章小結(jié)59-60
• 3 基于NRZ-DPSK可調(diào)諧解調(diào)器的光信號(hào)處理60-84
• 3.1 引言60
• 3.2 NRZ-DPSK信號(hào)解調(diào)為不同占空比的RZ信號(hào)60-63
• 3.2.1 不同占空比RZ信號(hào)的解調(diào)原理60-61
• 3.2.2 不同占空比RZ信號(hào)的解調(diào)實(shí)驗(yàn)61-63
• 3.3 基于可調(diào)諧解調(diào)器的電光倍速63-71
• 3.3.1 電光倍速器原理63-65
• 3.3.2 電光倍速實(shí)驗(yàn)65-71
• 3.4 全光時(shí)鐘提取71-82
• 3.4.1 NRZ-DPSK信號(hào)時(shí)鐘提取原理72
• 3.4.2 NRZ-DPSK信號(hào)時(shí)鐘提取的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)72-75
• 3.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果75-82
• 3.5 本章小結(jié)82-84
• 4 SOA對(duì)相位調(diào)制信號(hào)的影響及其特性的研究84-112
• 4.1 引言84-85
• 4.2 SOA對(duì)相位調(diào)制格式信號(hào)的作用85-93
• 4.2.1 SOA對(duì)NRZ-DPSK信號(hào)的作用85-91
• 4.2.2 SOA對(duì)QPSK信號(hào)的作用91-93
• 4.3 基于SOA非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)線寬增強(qiáng)因子的測量93-105
• 4.3.1 非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)原理96-97
• 4.3.2 SOA線寬增強(qiáng)因子測量原理97-100
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果100-105
• 4.4 SOA內(nèi)部損耗因子研究105-111
• 4.4.1 內(nèi)部損耗因子理論分析106-107
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)測量及數(shù)據(jù)分析107-111
• 4.5 本章小結(jié)111-112
• 5 相位調(diào)制信號(hào)的全光緩存研究112-132
• 5.1 引言112
• 5.2 基于SOA非線性偏振旋轉(zhuǎn)的全光緩存器原理與結(jié)構(gòu)112-115
• 5.3 NRZ-DPSK信號(hào)的非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)115-119
• 5.4 NRZ-DPSK信號(hào)的全光緩存119-131
• 5.4.1 NRZ-DPSK信號(hào)全光緩存實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)119-120
• 5.4.2 NRZ-DPSK信號(hào)緩存增益均衡120-123
• 5.4.3 NRZ-DPSK信號(hào)全光緩存實(shí)驗(yàn)結(jié)果123-131
• 5.5 本章小結(jié)131-132
• 6 總結(jié)與展望132-134
• 6.1 論文完成的主要工作132-133
• 6.2 進(jìn)一步工作展望133-134
• 參考文獻(xiàn)134-142
• 索引142-144
• 作者簡歷及攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果144-148
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集148

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