基于SOA和OBPF的全光波长变换和码型变换研究

论文摘要

随着光纤通信和宽带业务的飞速发展，波分复用(WDM)系统和光时分复用(OTDM)系统相结合的光网络已成为提高通信容量的有效方法。为了摆脱电子瓶颈的限制，全光波长变换技术和全光码型变换技术成为设计未来全光网络非常重要的光信号处理技术。而基于半导体光放大器(SOA)的全光信息处理技术已成为光纤通信领域研究的热点之一，本文主要围绕着SOA进行了以下几方面的研究工作：1、对全光信息处理的核心器件半导体光放大器的特性进行了论述，给出了SOA的静态增益特性和动态增益特性的理论模型，并对实验中所用SOA的自发辐射谱进行了测试，得出SOA的自发辐射谱的谱宽和中心波长随注入电流的变化曲线。2、给出了利用SOA和光学带通滤波器(OBPF)进行波长变换的工作原理和理论模型。重点讨论了OBPF的3dB带宽及OBPF的中心波长和探测光中心波长的失谐量对反向波长变换结果的影响，当带宽为0.3nm的OBPF的中心波长和探测光的中心波长有约0.1nm的失谐量时，反向波长变换信号的波形有明显的改善。在此基础上利用SOA和OBPF分别进行了速率为1 0Gbit／s和40Gbit／s的波长变换实验，通过改变OBPF中心波长的位置可以得到正向和反向的波长变换信号波形，并且当OBPF的中心波长大于和小于探测光的中心波长时都可以得到正向的波长变换信号。3、对目前已报道的全光码型变换方案进行了分类介绍，在此基础上首次提出了利用基于SOA和OBPF的全光波长变换器进行码型变换的技术方案，并分别进行了速率为20Gbit／s的归零码(RZ)到非归零码(NRZ)和NRZ到RZ的全光码型变换实验。对于RZ到NRZ的码型变换实验，成功地将占空比为3％的RZ光信号转化为占空比约为95％的NRZ光信号，而在NRZ到RZ的码型变换实验中得到了脉宽为14.09ps的RZ光信号。此外还利用OptiSystem4.0仿真软件对本文中提出码型变换技术方案进行了仿真研究，得到和实验相一致的结果。为进一步研究码型变换对系统性能的影响，用仿真的方法对此码型变换方案进行了误码和传输研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 光纤通信网络的发展情况
• 1.2 波长变换的作用及目前的研究现状
• 1.3 全光码型变换器的作用及研究现状
• 1.4 本研究的主要内容
• 第二章 半导体光放大器基础
• 2.1 引言
• 2.2 光放大器基础
• 2.2.1 增益频谱和带宽
• 2.2.2 增益饱和
• 2.2.3 光学放大器噪声
• 2.3 半导体光放大器的静态增益饱和效应
• 2.4 半导体光放大器的动态增益
• 2.5 实验所用半导体光放大器的性能参数和测试结果
• 2.5.1 半导体光放大器的性能参数
• 2.5.2 半导体光放大器的性能测试结果
• 2.6 半导体光放大器中的非线性效应
• 第三章 基于SOA和OBPF的全光波长变换研究
• 3.1 概述
• 3.2 基于SOA和OBPF的全光波长变换器的工作原理
• 3.3 理论模型
• 3.4 基于SOA和OBPF的全光波长变换实验研究
• 3.4.1 实验装置介绍
• 3.4.2 10Gbit/s的全光波长变换实验
• 3.4.3 40Gbit/s全光波长变换实验
• 3.5 OBPF带宽及其中心波长位置对反向波长变换的影响
• 3.6 小结
• 第四章 全光码型变换器的种类及研究概况
• 4.1 RZ到NRZ的全光码型变换器
• 4.1.1 基于波长变换器的全光码型变换器
• 4.1.2 基于非线性光学环形镜的RZ到NRZ的码型变换器
• 4.1.3 采用外部注入锁模半导体激光器的RZ到NRZ全光码型变换器
• 4.1.4 基于色散位移光纤中交叉相位调制的全光码型变换器
• 4.2 NRZ到RZ的全光码型变换器
• 4.2.1 基于波长变换器的全光NRZ到RZ码型变换器
• 4.2.2 利用非对称解复用器的全光码型变换器
• 4.3 小结
• 第五章 基于SOA和OBPF的全光码型变换的实验和仿真研究
• 5.1 基于SOA和OBPF的全光码型变换器的工作原理
• 5.2 RZ到NRZ的全光码型变换实验
• 5.3 NRZ到RZ的全光码型变换实验
• 5.4 基于SOA和OBPF的全光码型变换的仿真研究
• 5.4.1 RZ到NRZ码型变换的仿真研究
• 5.4.2 NRZ到RZ全光码型变换的仿真研究
• 5.5 小结
• 第六章 结束语
• 发表文章
• 致谢