基于光纤自相位调制的全光再生器优化研究

论文摘要

全光再生技术可以克服电域再生技术中因光-电-光（O-E-O）转换带来的电子瓶颈,增加系统的容量,提高系统的灵活性和可重构性,降低系统管理的复杂度和成本,它是未来全光网络的关键技术之一。近年来,有关全光再生技术的报道越来越多,其中基于高非线性光纤（Highly Nonlinear Optical Fiber, HNLF）自相位调制（Self-Phase Modulation,SPM）效应和偏移滤波的全光再生器,因具有结构简单,鲁棒性好,成本较低和速度高等优点,而受到了越来越多关注。本文首先从非线性薛定谔方程出发,对利用HNLF中的SPM效应和偏移滤波实现全光再生的基本数值模型进行了仿真。随后,利用分步傅里叶算法重点针对其中的两种再生器结构进行了数值求解,分析了其性能并进行了相应的优化。主要内容有：（1）针对单级SPM型的全光再生器,在保持光纤参数、带通偏移滤波器带宽、输入初始脉冲脉宽不变的情况下,重点研究了输入信号的峰值功率和带通偏移滤波器的偏移量对信号幅度抖动的抑制和寄生脉冲的消除的影响。对比输入信号再生前后的Q值变化,得到了优化后输入信号峰值功率和带通偏移滤波器偏移量之间的关系,并且通过数值拟合得到了其满足的二次曲线关系式。（2）在基于SPM效应级联型全光再生器研究中,采用两段参数相同的高非线性光纤,并进行两次反方向偏移滤波以保证再生信号前后波长的一致。通过逐级对该级联全光再生器进行优化,抑制了信号幅度抖动和寄生脉冲。数值分析了该级联全光再生器性能的改善情况。数值仿真结果表明,第二次再生信号的Q值改善与第一级相比,最大可以提高2.5dB。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题的研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作和结构安排
• 第2章 基于SPM效应全光再生器的理论基础
• 2.1 光纤中光脉冲传输的基本方程
• 2.2 分步傅里叶算法解非线性薛定谔方程
• 2.3 自相位调制
• 2.3.1 非线性相移
• 2.3.2 脉冲频谱的展宽
• 2.4 群速度色散
• 2.5 不同传输长度中SPM和GVD效应对光脉冲的共同影响
• 本章小结
• 第3章 基于SPM效应全光再生器的参数优化分析
• 3.1 基于光纤SPM效应全光再生器理论模型
• 3.2 光带通滤波器参数对全光再生器性能的影响
• 3.2.1 抑制幅度抖动
• 3.2.2 消除寄生脉冲
• 3.3 输入信号峰值功率和OBPF偏移量的优化
• 本章小结
• 第4章 基于SPM效应2R级联全光再生器的研究
• 4.1 两级级联全光再生器结构模型
• 4.2 两级级联全光再生器抑制定时抖动原理
• 4.3 第一级全光再生器的再生性能研究
• 4.4 第二级全光再生器的再生性能研究
• 本章小结
• 结论及展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文