相位频率锁定的多波长产生及其在光网络中的应用

论文摘要

随着社会信息化的迅猛发展和宽带业务的不断涌现,全球信息量呈指数增长,数据业务需求的爆炸式增长带动了传统光网络的大发展和大变革。主要发达国家均对超宽带大容量骨干网传输技术的发展提升到国家战略,我国也紧紧把握住宽带大容量骨干网更新换代的历史机遇,提出宽带中国的国家战略。因此通过采用多载波和多频带技术发展Tb/s以上容量的超高速光传输技术是目前国际研究的热点。本文从产生相位频率锁定的多波长光源出发,提出了利用光外腔调制器产生光多波长的结构,为产生具有稳定频率间隔和幅度平坦的多波长提供了理论分析和数值仿真。文章首先讨论了当前国际流行的新型频率相位锁定的多波长产生方案,对系统原理部分做了理论推导,并仿真了基于单边带调制环形腔结构的频率偏移输出。推导了基于单个马赫曾德尔调制器产生多边带的原理,分析了多载波平坦度与马赫曾德尔调制器的射频驱动电压和直流偏置电压的关系,并对输出多载波功率与驱动电压和工作点的关系做了详细讨论。分别得出了三条载波,五条载波和七条载波的驱动电压和平坦度的关系图,找出了最佳工作点,得出了增加载波数目的条件。基于五条载波的实现方案,提出了一种新型100Gbit/s（?）勺全光-OFDM信号产生接收系统；产生的全光-OFDM信号可以实现40km的单模光纤无色散补偿的无误码传输,功率代价小于5dB。分析表明,采用单个马赫曾德尔调制器产生多载波要求比较大的驱动射频电压,并且存在系统动态范围小,不稳定的缺点。为此采用了级联多级外腔调制器方式产生光多边带的方案,推导了系统原理,并仿真了相位调制器和马赫曾德尔调制器的工作点与多波长输出性能的关系,结果表明级联方式可以产生更多的多波长数目,马赫曾德尔调制器可以进一步修剪相位调制器的波长幅度抖动,产生更为平坦的多波长输出,同时级联调制器必须保持相位锁定才能有较好的输出。基于这个方案,进行100Gbit/s偏振复用QPSK信号的100公里传输实验,采用数字相干解调,并对单波长传输和多波长传输做了对比实验,实验验证了级联多波长方案,多波长传输功率代价小于0.5dB。表明级联调制器产生的多波长光源在未来的Tbit/s光通信中是一项很有前景相干光源技术。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 项目研究背景
• 1.1 立项依据——我国高速带宽需求
• 1.2 国际国内研究形势
• 1.3 多维多阶调制关键技术
• 1.3.1 光信号四维调制
• 1.4 作者的工作及文章结构
• 第二章 多边带调制技术
• 2.1 外腔光调制器
• 2.2 单个马赫曾德尔调制器产生多边带
• 2.3 混合级联多级马赫曾德尔调制器产生多波长光源
• 2.4 基于循环移频器（RFS）单边带调制器产生多边带
• 第三章 基于多边带全光OFDM模型
• 3.1 仿真介绍
• 3.2 系统原理
• 3.2.1 多边带原理
• 3.2.2 全光正交频分系统原理分析
• 3.3 仿真结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 级联双臂马赫曾德尔和相位调制器多边带产生及数字相干接收
• 4.1 实验介绍
• 4.1.1 理论分析
• 4.1.2 数值仿真
• 4.1.3 实验结果
• 4.2 实验小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文