复用信号放大过程动态行为的电路级研究

论文摘要

随着通信新业务的发展,语音、图像、数据等信息量呈现快速增长趋势,这对网络传输容量和传输距离等提出了更高的要求。波分复用(WDM)或副载波复用(SCM)与掺铒光纤放大器(EDFA)的结合应用是充分挖掘光纤带宽能力,实现大容量、长距离、高速率通信的有效手段,因此研究复用信号放大过程的动态行为有着重要的理论和实践意义。 本文以复用信号放大过程的物理方程为基础,不同于以往的处理方法,采用电子元件刻画基于受激辐射机制的光信号放大行为,并引入传输线宏模型表征掺铒光纤延迟的影响,在国内首次分别构建出波分复用信号放大和含啁啾效应的副载波复用信号放大的等效电路模型,将电路级仿真方法扩展到复用信号放大特性的研究中。 借助所构建的等效电路模型,利用电路仿真软件PSPICE,分别实施了直流、瞬态和交流输入信号情形下的动态仿真,模拟了WDM信号放大过程中通道数目对瞬态效应的影响、多通道放大输出功率谱以及信号间串话特性。并进一步对SCM信号放大情形进行了研究,分析了系统的互调失真(IM2)和输出功率谱特性。仿真结果表明,调整泵浦功率值可抑制瞬态效应,提高调制频率可使串话减弱,减小激光器的频率啁啾或增大EDFA的输入光功率都可改善IM2。这些分析与结果对实际系统的设计和优化有一定参考价值,也表明了基于等效电路模型的电路级仿真是研究光电系统相关问题的一种有效途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 光纤通信系统概述
• 1.1.1 光纤通信系统基本组成
• 1.1.2 复用技术简要回顾
• 1.1.3 光放大器简要回顾
• 1.2 光纤通信系统的研究方法
• 1.3 论文的研究内容及创新点
• 1.3.1 论文的研究内容
• 1.3.2 论文的创新点
• 第2章 理论基础与等效电路模型的建立
• 2.1 电路仿真的特殊性
• 2.2 物理模型
• 2.2.1 铒离子的速率方程
• 2.2.2 光功率传输方程
• 2.3 等效电路模型的建立
• 2.3.1 波分复用信号放大等效电路模型
• 2.3.2 副载波复用信号放大等效电路模型
• 第3章 WDM动态特性的电路级研究
• 3.1 波分复用系统简介
• 3.2 瞬态效应的仿真
• 3.2.1 通道数减少的影响
• 3.2.2 通道数增加的影响
• 3.3 输出功率谱的仿真
• 3.4 串话特性的仿真
• 3.5 小结
• 第4章 SCM非线性失真的电路级研究
• 4.1 副载波复用系统简介
• 4.2 互调失真特性的仿真
• 4.3 输出功率谱的仿真
• 4.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文