面向百吉比特无源光网络的高效灵活复用通信技术研究
发布时间：2021-11-02 20:44
当今社会正处于信息传输技术急剧发展的时代,随着超清网络视频会议、云计算/云存储、虚拟现实应用等新一代宽带多媒体业务的不断涌现,接入网带宽需求量以平均每5年为一个数量级的趋势增长,目前正朝向百吉比特容量发展。传统的时分复用无源光网络已经无法满足百吉比特高速带宽的需求,由于波分复用和空分复用技术具有实现大容量传输方面的独特优势,受到了国内外科研机构和运营商的青睐。从现有的百吉比特无源光网络系统实用化发展进程来看,波分、空分复用技术仍存在一些急需解决的关键技术问题,包括插/分（Add/Drop）复用模块的集成、灵活的多波长光源设计、光网络单元（ONU）无色化技术和高效灵活的系统结构设计及优化等。本文对基于波分空分复用无源光网络系统的部分关键技术进行了专门研究,目标是满足未来接入网应用需求,实现无源光网络传输速率高速化、波长管理灵活化、系统结构高效集成化,具体包括以下几方面:针对目前插/分复用模块不易于集成的问题,提出了一种基于可集成硅基偏振分集（Polar-D）微环谐振器的高效插/分复用技术方法,同时解决了传统集成器件对输入光偏振态敏感的问题。重点研究了Polar-D微环谐振器的传输特性和偏...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
未来海量业务的接入网示意图[22]
第1章绪论-7-图1-4无源光网络标准发展历程[31]Fig.1-4PONstandardsroadmap[31]1.3复用技术在无源光网络应用现状自从1987年英国电信公司研究人员首次提出无源光网络概念后，通过科学家们几十年的努力，无源光网络技术已经成为当前解决“最后一公里”最为有效的技术方法。为了满足高速率、高效灵活的接入网需求，应用于无源光网络系统中的多种复用技术也相继被提出。基于时分复用技术的无源光网络系统是最早被提出来的，同时也是使用最为广泛的接入技术，如ITU-T/FSAN定义的G-PON和IEEE定义的E-PON均是采用的时分复用技术，时分复用无源光网络在世界上大多数国家进行了部署。所谓时分复用技术，是指用户在给定的时隙下进行数据传输。图1-5分别给出了时分复用无源光网络系统的下行传输和上行传输示意图。如图1-5(a)对于下行数据传输，OLT端输出的多个光信号通过分光器以广播的形式分发到所有的ONU中，ONU接收端根据传输协议选取正确的数据包。如图1-5(b)对于上行数据传输，信号则通过突发方式进行，来保证在单独通道下的时间共享。该种方式具有较低的成本，然而系统的传输速率并不高，且此种架构的升级难度很大，同时对于以太网协议具有不透明性，需要在所有的终端进行复杂的协议转换[32]。
第2章基于硅基Polar-D微环谐振器的波分复用-31-PlasmaReactiveIonEtching，ICP-RIE）[138]。其中，空气作为最上层的材料用于实现TM0模到TE1模的高效转换。图2-6Polar-D微环谐振器结构图[137]Fig.2-6ThestructureofPolar-Dmicro-ringresonator[137]Polar-D微环谐振器是由硅基微环谐振器及其在输入输出端的两个PSR组成。可定义输入PSR的初始光场为[137]：inTETME=xE+yE(2-25)ETE，ETM是正交偏振的，随着光场入射到第一个PSR后，两正交分量的TE光和TM光被分成两路TE光。而后微环对两路光分别滤波，输入至第二个PSR中，在其作用下两路TE光再次合束从锥形波导输出。输出的光场可表示为：()outTETETMTETMTETEErrxEyEt=+(2-26)rTE-TE和rTM-TE分别表示为PSR的TE光透过系数以及TM光耦合到上臂TE光的耦合系数，tTE表示微环直通端传输函数。从式(2-26)能够看出Polar-D微环谐振器表现出偏振不相关性。（3）Polar-D微环谐振器性能测试首先，利用扫描电子显微镜SEM（ScanningElectronMicroscope）测量了Polar-D微环谐振器的结构，如图2-7所示。进一步通过搭建耦合测试实验平台对Polar-D微环谐振器的传输谱和插入损耗进行了测试，如图2-8所示。具体描述为：将Polar-D微环谐振器放置在三维调整架上，两根拉锥透镜光纤（LensedFiber）分别置于Polar-D微环谐振器的输入和输出端，通过仔细的调节两端拉锥透镜光纤与Polar-D微环谐振器的距离，来实现最佳的耦合效率。此外，在实验中还利用了两台高精度电子位移控制器对三维调整架左
【参考文献】：
期刊论文
[1]C-band real-time 400/300 Gb/s OOK bidirectional interconnection over 20 km multicore fibers[J]. 冯振华,计红林,唐明,义理林,甘霖,薛雷,吴琼,李博睿,赵佳佳,童维军,付松年,刘德明,胡卫生. Chinese Optics Letters. 2017(08)
博士论文
[1]基于多芯光纤的空分复用光传输系统基础理论与关键技术研究[D]. 李博睿.华中科技大学 2017
[2]微环谐振器及其在全光信号处理中的应用研究[D]. 丁运鸿.华中科技大学 2011
本文编号：3472351
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
未来海量业务的接入网示意图[22]
第1章绪论-7-图1-4无源光网络标准发展历程[31]Fig.1-4PONstandardsroadmap[31]1.3复用技术在无源光网络应用现状自从1987年英国电信公司研究人员首次提出无源光网络概念后，通过科学家们几十年的努力，无源光网络技术已经成为当前解决“最后一公里”最为有效的技术方法。为了满足高速率、高效灵活的接入网需求，应用于无源光网络系统中的多种复用技术也相继被提出。基于时分复用技术的无源光网络系统是最早被提出来的，同时也是使用最为广泛的接入技术，如ITU-T/FSAN定义的G-PON和IEEE定义的E-PON均是采用的时分复用技术，时分复用无源光网络在世界上大多数国家进行了部署。所谓时分复用技术，是指用户在给定的时隙下进行数据传输。图1-5分别给出了时分复用无源光网络系统的下行传输和上行传输示意图。如图1-5(a)对于下行数据传输，OLT端输出的多个光信号通过分光器以广播的形式分发到所有的ONU中，ONU接收端根据传输协议选取正确的数据包。如图1-5(b)对于上行数据传输，信号则通过突发方式进行，来保证在单独通道下的时间共享。该种方式具有较低的成本，然而系统的传输速率并不高，且此种架构的升级难度很大，同时对于以太网协议具有不透明性，需要在所有的终端进行复杂的协议转换[32]。
第2章基于硅基Polar-D微环谐振器的波分复用-31-PlasmaReactiveIonEtching，ICP-RIE）[138]。其中，空气作为最上层的材料用于实现TM0模到TE1模的高效转换。图2-6Polar-D微环谐振器结构图[137]Fig.2-6ThestructureofPolar-Dmicro-ringresonator[137]Polar-D微环谐振器是由硅基微环谐振器及其在输入输出端的两个PSR组成。可定义输入PSR的初始光场为[137]：inTETME=xE+yE(2-25)ETE，ETM是正交偏振的，随着光场入射到第一个PSR后，两正交分量的TE光和TM光被分成两路TE光。而后微环对两路光分别滤波，输入至第二个PSR中，在其作用下两路TE光再次合束从锥形波导输出。输出的光场可表示为：()outTETETMTETMTETEErrxEyEt=+(2-26)rTE-TE和rTM-TE分别表示为PSR的TE光透过系数以及TM光耦合到上臂TE光的耦合系数，tTE表示微环直通端传输函数。从式(2-26)能够看出Polar-D微环谐振器表现出偏振不相关性。（3）Polar-D微环谐振器性能测试首先，利用扫描电子显微镜SEM（ScanningElectronMicroscope）测量了Polar-D微环谐振器的结构，如图2-7所示。进一步通过搭建耦合测试实验平台对Polar-D微环谐振器的传输谱和插入损耗进行了测试，如图2-8所示。具体描述为：将Polar-D微环谐振器放置在三维调整架上，两根拉锥透镜光纤（LensedFiber）分别置于Polar-D微环谐振器的输入和输出端，通过仔细的调节两端拉锥透镜光纤与Polar-D微环谐振器的距离，来实现最佳的耦合效率。此外，在实验中还利用了两台高精度电子位移控制器对三维调整架左
【参考文献】：
期刊论文
[1]C-band real-time 400/300 Gb/s OOK bidirectional interconnection over 20 km multicore fibers[J]. 冯振华,计红林,唐明,义理林,甘霖,薛雷,吴琼,李博睿,赵佳佳,童维军,付松年,刘德明,胡卫生. Chinese Optics Letters. 2017(08)
博士论文
[1]基于多芯光纤的空分复用光传输系统基础理论与关键技术研究[D]. 李博睿.华中科技大学 2017
[2]微环谐振器及其在全光信号处理中的应用研究[D]. 丁运鸿.华中科技大学 2011
本文编号：3472351
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