全光逻辑门和可见光通信关键技术研究

发布时间：2023-12-09 13:34

　　随着互联网和多媒体技术的飞速发展,网络数据流量的爆炸式增长,信息传输业务的重心已不再是传统的语音业务,取而代之的是数据、图像、多媒体IP接入和以智能业务和增值业务为代表的高速数据业务。网络流量的激增和传输速率的大幅度增长,对光通信技术提出了更大的挑战。由于受“电子瓶颈”的限制,目前光网络中依赖于高阶调制格式的使用来提升信号传输速率,然而这依然不能满足光通信网络对高速率、大容量的需求。为突破这一挑战,在网络传输过程中无须光-电转换和电-光转换的全光网络(AON,All-Optical Network)应运而生。随着应用场景的多样化,可见光通信凭借其无电磁干扰的特点,迅速成为飞机、医院等电磁波敏感场合的重要通信方式,成为通信领域的研究热点。本文围绕上述两个热点问题,对高速率的全光逻辑门和低成本、绿色无污染、高保密性的可见光通信系统展开了深入的研究和分析。具体研究内容如下:(1)探讨了三种全光逻辑门的实现方案,对方案的优缺点进行分析和比较,在此基础上提出了基于I/Q调制器(I/QM,In-phase/Quadrature Modulator)的全光逻辑门实现方案,该方案具有高速率、可重构、低...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 光通信技术的发展趋势
    1.2 全光逻辑门在全光网络中的应用
    1.3 可见光在光通信系统中的应用
    1.4 论文研究内容及结构安排
    参考文献
第二章 全光逻辑门的概述和性能分析
    2.1 非线性效应的基本理论
        2.1.1 SOA中的非线性效应
        2.1.2 光纤中的非线性效应
    2.2 基于半导体光放大器的全光逻辑门实现方案
    2.3 基于高非线性光纤的全光逻辑门实现方案
    2.4 基于硅波导的全光逻辑门实现方案
    2.5 本章小结
    参考文献
第三章 基于I/Q调制器的全光逻辑门实现方案
    3.1 基于I/Q调制器的全光逻辑门的实现原理
        3.1.1 相位调制器的调制原理
        3.1.2 马赫-曾德尔调制器的调制原理
        3.1.3 I/Q调制器的调制原理
        3.1.4 基于I/Q调制器的全光逻辑门的实现原理
    3.2 基于I/Q调制器的全光逻辑门实现方案的建模及性能分析
        3.2.1 非理想MZM的理论模型
        3.2.2 非理想I/Q调制器的理论模型
        3.2.3 基于非理想I/Q调制器的OR逻辑门的性能分析
    3.3 仿真结果与分析
        3.3.1 OR逻辑门的消光比
        3.3.2 OR逻辑门的Q-因子
    3.4 实验结果与分析
    3.5 本章小结
    参考文献
第四章 基于LED可见光通信的全双工上网系统设计与实现
    4.1 实时全双工上网系统架构设计
    4.2 系统模块的详细设计
        4.2.1 RJ45/USB嵌入式网络驱动模块
        4.2.2 发送端LED驱动模块设计
        4.2.3 接收端信号预处理模块设计
    4.3 器件选择
        4.3.1 运算放大器的选择
        4.3.2 LED的选择
        4.3.3 光电探测器的选择
    4.4 系统搭建与测试
        4.4.1 发送端LED驱动模块测试
        4.4.2 接收信号处理模块测试
        4.4.3 系统测试
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 下一步工作计划
致谢
缩略词对照表
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本文编号：3871677