论文摘要
随着通信业务的不断多样化，光纤通信网作为支撑通信业务的骨干网络在过去几十年中发展极其迅速，光纤传输的带宽得到极大拓展，最高记录已经达到T比特量级。光纤传输上取得的成就对光纤交换节点的处理能力提出了新的要求，但是目前，光纤网络的交换节点的处理是在电域完成，大大制约了网络带宽的提高，因此，新一代的光纤通信网络的研究重点已经由传输领域转向交换领域，全光分组交换网络成为未来光通信的发展方向。在全光分组交换网络的节点处，对传输的光分组信号的各种全光处理必不可少。特别是在速率超过40Gbit／s的通信系统中，全光信号处理更是不可避免。全光自同步就是全光网络交换节点处重要的全光处理技术之一。它从到达节点的光分组中提取出代表起始位置的光脉冲，称为标志脉冲，并借以生成各种本地时钟。因为所提取的标志脉冲和原光分组是自同步的，所以派生出的各类时钟可用作光分组网的本地同步时钟。自同步方案的优点包括：高吞吐率，支持不同的比特速率，可以实现光分组的自路由以及能够容忍不同分组间的定时抖动等。近年来，利用半导体光放大器（SOA）的快速饱和缓慢恢复特性和强度鉴别器作用来实现光分组的自同步时钟提取成为了研究热点。这种自同步方法避免了由于标志脉冲与其他脉冲的物理性质不同而造成传输复杂的问题，并且研究逐步朝着使装置结构紧凑，速率更高，能量消耗更低等方向努力，已经提出了一些基于SOA结合MZI，DI，TOAD等干涉仪的方案对无特殊标志的光分组进行同步，达到良好的系统仿真或实验结果。本论文围绕着基于SOA的非线性效应的全光自同步方案进行了研究，分析了基于SOA的自同步技术的原理，重点放在了SOA的自发辐射噪声对自同步方案的影响及对输入编码方式依赖的改进等难题上，共包括以下四个部分：第一章介绍了光分组交换网络的基本内容及其关键技术，研究现状，重点介绍了光分组网络中的自同步技术。第二章介绍了用于自同步装置中的SOA的特性，重点探讨了它的动态增益特性及其数值模型，并给出了在自同步装置中应用的数值计算步骤。SOA产生的放大自发辐射（ASE）噪声对自同步时钟提取装置的性能会产生影响，因此对全光自同步时钟提取装置的噪声进行分析就十分必要。第三章通过建立等效噪声源模型分析了SOA的ASE噪声对基于SOA-DI的全光自同步时钟提取装置性能的影响，给出了数学模型并进行了数值理论仿真，在仿真结果基础上，通过设计不同参数值抵消噪声的影响，优化系统性能。第四章提出了一种基于SOA的交叉增益调制（XGM）的全光自同步时钟提取装置。因为SOA的缓慢恢复特性，当输入脉冲中有长连“O”的时候可能导致SOA的饱和恢复而对长连“0”以后的脉冲产生误判，本章通过增加延迟的输入控制脉冲，对这个问题进行了改善，并理论仿真了延迟时间及其他参数对装置性能的影响。本文的创新之处在于第三章建立了一种等效噪声源的模型来分析SOA产生的ASE噪声对自同步装置的影响，在第四章中首次运用增加延迟控制脉冲的方式来解决自同步装置中输入长连“0”脉冲引起系统性能降低或者误判的问题。
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