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正交频分复用信号的全光波长变换技术研究

发布时间:2018-05-31 16:19

  本文选题:全光波长变换器件 + OFDM ; 参考:《电子科技大学》2017年硕士论文


【摘要】:做为未来基于波分复用技术的全光网络的关键技术之一,全光波长变换技术(AOWC)可以避开“电子瓶颈”有效地解决网络信道波长争用,实现波长路由减少网路的通道波长堵塞和显著提高网络吞吐量,在动态流量模式下更好地利用网络资源。光网络的整体性能受全光波长变换器性能的直接影响,因此全光波长变换技术的研究受到了人们的极大关注,它是目前光通信及全光网络领域中的一个研究热点。正交频分复用(OFDM)技术具有频谱效率高,对光纤信道色散具有鲁棒性,可实现自适应调制且抗干扰能力强,传输容量大等特点,目前在光纤通信领域已有广泛的应用。不像传统的数字单载波调制中的信号,OFDM信号的时域波形是模拟的,其波动如同随机噪声,这种独特的特点使得OFDM信号进行全光波长变换时全光波长转换器需具备线性转换能力,以保证全光波长变换后波形不失真,而目前国内外关于OFDM信号的全光波长变换技术的研究还很少。本文阐述了目前国内外对于OFDM信号全光波长变换技术的研究现状,首次提出基于双模注入锁定FP激光器的方法实现OFDM信号的全光波长变换的新方案:毫瓦功率级别的控制信号和探测信号耦合后注入FP激光器,通过适当的控制,它们可以被注入锁定到FP激光器中的两个纵模,随后,探测信号的传输会由控制信号来调节(即实现了波长变换)。对基于该方案的OFDM信号的全光波长变换进行了数值仿真和实验研究,主要研究工作如下:1.搭建了基于双模注入锁定FP激光器的方法实现OFDM信号的全光波长变换的系统数值仿真平台,验证了该方案对于实现OFDM信号全光波长变换的可行性,数值仿真了转换的OFDM信号的SNR与控制OFDM信号的注入功率比和频率偏移的关系,同时仿真结果表明从控制信号到探测信号的传输响应是基本线性的,但轻微的偏差将降低转换的OFDM信号的性能,需要适当控制该方案。2.搭建了基于双模注入锁定FP激光器的方法实现OFDM信号的全光波长变换的系统实验平台,实验研究了该方案下此全光波长变换器的性能,包括:注入锁定前后的输出光谱、频率响应、传输函数、对波长及注入功率的性能容忍性、系统容量、及系统的功率代价。实验结果表明该方案对于OFDM信号的全光波长变换可以实现较大的频率响应带宽,且该带宽并不受限于FP激光器的电调制带宽的大小,线性的传输函数,较强的系统容忍性,大于40 Gb/s的系统容量,和小于3dB的系统功率代价。3.搭建了基于多模注入锁定FP激光器的方法实现OFDM信号的全光波长多播的系统实验平台,研究了该方案对于OFDM信号的全光波长多播的性能。首次实现了5×20.41Gb/s的OFDM信号全光波长多播的实验演示。在FEC阈值BER为2.3×10-3时,五个信道的平均功率代价为2.8dB。
[Abstract]:As one of the key technologies of all-optical network based on wavelength division multiplexing (WDM), all optical wavelength conversion (AOWC) can avoid the "electronic bottleneck" and effectively solve the channel wavelength contention. Wavelength routing can reduce the channel wavelength congestion and improve the network throughput significantly, and make better use of network resources in dynamic traffic mode. The overall performance of optical networks is directly affected by the performance of all-optical wavelength converters, so the research of all-optical wavelength conversion technology has attracted great attention. It is a research hotspot in the field of optical communication and all-optical networks. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technology has many advantages such as high spectral efficiency, robustness to fiber channel dispersion, adaptive modulation, strong anti-jamming ability and large transmission capacity. At present, it has been widely used in the field of optical fiber communication. Unlike the traditional digital single-carrier modulation signal, the time-domain waveform of OFDM signal is simulated, and its fluctuation is like random noise. This unique feature makes the all-optical wavelength converter of OFDM signal to have the ability of linear conversion when performing all-optical wavelength conversion. In order to ensure that the waveforms are not distorted after all-optical wavelength transform, there are few researches on all optical wavelength conversion technology of OFDM signal at home and abroad. In this paper, the current research status of all optical wavelength conversion techniques for OFDM signals at home and abroad is described. For the first time, a new scheme based on dual-mode injection locked FP laser is proposed to realize the all-optical wavelength conversion of OFDM signal: the milliwatt power level control signal is coupled with the detection signal and injected into the FP laser. They can be injected into two longitudinal modes of the FP laser, and then the transmission of the detection signal is regulated by the control signal (that is, the wavelength conversion is achieved. Numerical simulation and experimental research on the all-optical wavelength transform of OFDM signal based on this scheme are carried out. The main research work is as follows: 1. A numerical simulation platform for realizing the all-optical wavelength conversion of OFDM signal based on the dual-mode injection locked FP laser is built, and the feasibility of the scheme for realizing the all-optical wavelength conversion of OFDM signal is verified. The relationship between the SNR of the converted OFDM signal and the injection power ratio and frequency offset of the control OFDM signal is numerically simulated. The simulation results show that the transmission response from the control signal to the detection signal is basically linear. However, a slight deviation will reduce the performance of the converted OFDM signal and need to be properly controlled. 2. 2. A system experiment platform based on dual-mode injection locked FP laser to realize the all-optical wavelength conversion of OFDM signal is built. The performance of the all-optical wavelength converter under this scheme is studied experimentally, including: the output spectrum before and after injection locking. Frequency response, transmission function, performance tolerance to wavelength and injection power, system capacity, and power cost of the system. The experimental results show that the proposed scheme can achieve a large frequency response bandwidth for the all-optical wavelength conversion of OFDM signals, and the bandwidth is not limited by the magnitude of the electric modulation bandwidth of the FP laser, the linear transmission function, and the strong system tolerance. System capacity greater than 40 Gb/s, and system power cost less than 3dB. 3. 3. A system experiment platform based on multimode injection locked FP laser to realize all optical wavelength multicast of OFDM signal is built. The performance of the scheme for all optical wavelength multicast of OFDM signal is studied. The experimental demonstration of 5 脳 20.41Gb/s OFDM signal with all optical wavelength multicast is realized for the first time. When the FEC threshold BER is 2.3 脳 10 ~ (-3), the average power cost of the five channels is 2.8 dB.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN929.1

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本文编号:1960505

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