面向高速宽带光网络的高性能光学奈奎斯特脉冲生成技术研究

发布时间：2020-06-15 01:41

【摘要】：随着各种高清视频、多媒体等业务的快速发展,人们对带宽的需求不断增加,因此在光通信网络的单信道中实现超太比特传输速率成为了研究的热点。基于光奈奎斯特脉冲的WDM和OTDM技术被认为是实现超级信道和提高频谱效率的最具前景的技术,同时光奈奎斯特脉冲在全光信号处理、光谱学和光存储等方面也有着广泛的应用,因此产生高性能的光奈奎斯特脉冲具有非常重要的现实意义。生成光奈奎斯特脉冲的方法有多种,本文主要研究的是基于傅里叶变换的时频二元性,通过产生满足特定条件的平坦光学频率梳,经傅里叶变换后,直接生成光奈奎斯特脉冲的方法;并利用高非线性光纤(HNLF)中的四波混频(FWM)效应对生成的奈奎斯特脉冲的频带进行拓展。本文在分析研究电光调制器调制原理的基础上,提出了三种基于光外调制器的光奈奎斯特脉冲生成方案。方案一是基于双偏振马赫-增德尔调制器(DPol-MZM),通过控制DPol-MZM上下臂子调制器的工作状态,用下臂子调制器输出中只含有的载波分量抵消掉上臂输出中多余的部分载波分量,得到在频域具有5条梳线的光奈奎斯特脉冲。方案二通过在Sagnac环中使用强度调制器(IM),同时结合光生微波信号技术来产生高频信号,用来驱动IM的射频输入端口,从而获得在频域具有高谱线间隔的光奈奎斯特脉冲。方案三是基于两个双平行马赫-增德尔调制器(DPMZM)级联,通过控制子调制器的工作点及各自输入信号之间的关系,生成了具有2条或4条梳线的平坦光学频率梳,通过级联的DPMZM的再次调制,最终得到具有4条或16条梳线的相位锁定的平坦光学频率梳。该方案生成的光学频率梳的梳线间隔是两个DPMZM上加载的射频信号中最小频率的4倍。最后,本文研究了利用HNLF中的FWM效应对生成的光奈奎斯特脉冲的频带进行拓展,并对IM分别工作在一般传输点和最大传输点时进行了仿真分析。将IM生成的相位锁定的3线光学频率梳输入到HNLF中,利用FWM效应进行频谱扩展,然后用波长选择开关(WSS)滤出功率相近的5条谱线,得到相位锁定的5线光学频率梳,然后将其输入到级联的IM进行再次调制,得到相位锁定的15线光学频率梳,相比于只使用IM,生成的光学频率梳的带宽和梳线数目都得到了增加。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.1;TN78
【图文】：

其他参数根据不同的方案具体给出。MZM 输入 RF 信号的频率为 10GHz，幅值为 1.273V，此时 MZM 的调制指数为m = 0.80。直流偏置电压值 0.323DCV = V，此时的 = 0.203。另外由公式（3-16）可以计算出此时的 PBC 与 Pol 之间的夹角为69.5 。最终的仿真结果如图 3.3（a）-（d）所示。

图 3.5（a）表示该方案生成的 5 线光学频率梳的频域图，从图中可以看出生成的5 线光学频率梳的平坦度和带外抑制比分别为 0.2dB 和 31dB。图 3.5（b）表示生成的5 线光学频率梳的时域图，从图中能够看出，时域信号为 Sinc 型光奈奎斯特脉冲，其过零脉宽 p = 40.6ps，FWHM 为 18.8ps，重复周期 T = 100ps。

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本文编号：2713693