面向相位调制信号的全光码型转换与波长变换的研究

发布时间:2018-01-01 05:03

  本文关键词:面向相位调制信号的全光码型转换与波长变换的研究 出处:《北京交通大学》2016年博士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 码型转换 波长变换 差分相移键控 半导体光放大器 太赫兹非对称解复用器 非线性偏振旋转


【摘要】:随着移动互联网、云计算、物联网、大数据等新技术的不断发展,通信容量需求以超摩尔定律的规律快速增长。相位调制格式信号凭借高频谱效率、高非线性容限、高接收机灵敏度等优势广泛应用于高速光通信网,但同时也给未来全光网络的信号处理技术带来新的挑战。本论文在国家自然基金项目"面向40Gb/s以上新型编码格式的全光缓存、慢光与净负荷提取研究"的资助下,针对相位调制格式信号的全光码型转换和波长变换开展深入的研究,研究成果对未来光通信网络的信号处理技术提升具有重要的意义和应用价值。本论文的主要创新性工作如下:1、导出差分相移键控(DPSK)信号在半导体光放大器(SOA)中的传输方程,对DPSK信号在SOA中的传输特性进行了数值模拟分析和实验,明确了码型效应的主要影响因素。研究结果表明,当信号码元周期与SOA增益恢复时间可比拟时码型效应较强,而当信号码元周期远大于或远小于SOA增益恢复时间时码型效应较弱。2、提出一种基于太赫兹非对称解复用器(TOAD)的非归零差分相移键控(NRZ-DPSK)到归零差分相移键控(RZ-DPSK)信号的全光码型转换器,实现了 10 Gb/s的NRZ-DPSK到RZ-DPSK信号的码型转换。输出信号占空比从16%到66%连续可调,消光比大于8 dB,并且该转换器可对1520~1570 nm达50 nm波长范围的信号进行转换。3、提出一种基于半导体光放大器非线性偏振旋转效应(SOA-NPR)的DPSK信号的全光码型转换器,实现了 10 Gb/s的NRZ-DPSK到RZ-DPSK信号的转换。转换器输出信号占空比从33%到66%连续可调,消光比大于10dB,功率代价低于-0.4 dB。与TOAD型转换器相比,提出的全光码型转换器输出信号消光比更高。4、提出一种基于级联延迟干涉仪(DI)与SOA的DPSK信号的全光波长变换器,实现了 10 Gb/s的DPSK信号的全光波长变换。变换器偏振不敏感,变换输出信号功率均衡,对控制光功率要求适中(3 dBm),输出信号的Q值大于9,功率代价低于1.4 dB,可变换波长范围从1540 nm到1570 nm达30 nm。所提出的转换器结构简单,成本低,易集成,实用化前景好。5、提出一种基于级联DI与SOA的DPSK信号的单波长到多波长的"组播"式全光波长变换器,进行了"组播"式全光波长变换探索,实现了 10Gb/s的DPSK信号的单波长到双波长的"组播"式波长转换。两路输出信号的Q值分别为9.3和9.1,功率代价分别仅为1.5 dB与1.7 dB。
[Abstract]:With the development of new technologies such as mobile Internet, cloud computing, Internet of things, big data and so on, the demand of communication capacity increases rapidly with the rule of super Moore's law. The phase modulation format signal depends on high spectrum efficiency. The advantages of high nonlinear tolerance and high receiver sensitivity are widely used in high-speed optical communication networks. But at the same time, it also brings new challenges to the signal processing technology in the future all-optical network. In the National Fund for Nature project, "all Optical Cache for New coding format above 40Gb / s". With the aid of slow light and net load extraction, the all-optical code conversion and wavelength conversion of phase-modulated format signals are studied. The research results are of great significance and application value for improving the signal processing technology of optical communication networks in the future. The main innovative work of this thesis is as follows: 1. The transmission equation of the differential phase shift keying (DPSK) signal in the semiconductor optical amplifier (SOA) is derived. The transmission characteristics of the DPSK signal in the SOA are analyzed numerically and experimentally. The main influencing factors of the code type effect are defined. The results show that the code type effect is stronger when the number cell period is comparable to the gain recovery time of the SOA. However, when the number cell period is much greater than or much less than the SOA gain recovery time, the pattern effect is weak. 2. A nonzero differential phase shift keying (NRZ-DPSK) based on terahertz asymmetric demultiplexer (THz) to RZ-DPSK (RZ-DPSK) is proposed. An all-optical bit-type converter of a signal. The conversion of NRZ-DPSK to RZ-DPSK signal of 10 Gb/s is realized. The duty cycle of the output signal is adjustable from 16% to 66%, and the extinction ratio is more than 8 dB. In addition, the converter can convert 1520nm 1570 nm signal to 50 nm wavelength range of 3. 3. An all-optical code converter for DPSK signals based on the nonlinear polarization rotation effect of semiconductor optical amplifiers (SOA-NPRs) is proposed. The conversion of 10 Gb/s NRZ-DPSK to RZ-DPSK signal is realized. The duty cycle of the output signal of the converter is adjustable from 33% to 66%, and the extinction ratio is more than 10dB. The power cost is lower than -0.4 dB. Compared with the TOAD converter, the output signal extinction ratio of the proposed all-optical bit-converter is higher than that of the TOAD converter. An all-optical wavelength converter for DPSK signals based on cascaded delay interferometer (DII) and SOA is proposed. The conversion of all optical wavelength of 10 Gb/s DPSK signal is realized. The converter is not polarization-sensitive, the output power of the converter is equalized, and the optical power control is moderate (3dBm). The Q value of the output signal is greater than 9, the power cost is less than 1.4 dB, and the wavelength range from 1540 nm to 1570 nm is up to 30 nm. The proposed converter has simple structure and low cost. It is easy to integrate and has a good application prospect. 5. This paper presents a "multicast" all-optical wavelength converter based on cascaded DI and SOA for DPSK signals with single wavelength to multi-wavelength. The "multicast" all-optical wavelength conversion is explored. The single-wavelength to two-wavelength "multicast" wavelength conversion of 10 GB / s DPSK signal is realized. The Q values of the two output signals are 9.3 and 9.1 respectively. The power cost is only 1.5 dB and 1.7 dB, respectively.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN929.1

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本文编号:1363025

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