基于双芯光纤的光信号处理技术及其应用研究

发布时间：2017-06-17 05:00

  本文关键词：基于双芯光纤的光信号处理技术及其应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光信号处理技术是指对光数据信号进行处理的技术,与电信号处理技术相比,具有诸多优点,是光通信网络中的关键技术之一。光信号处理技术研究领域广泛,包括码型转换、光逻辑门、全光波长转换、光学计算及微波光子领域的光信号处理等。本文在国家自然科学基金面上项目的资助下,针对光时域微分器、光载无线系统的单边带调制及超宽带信号光学产生技术,开展了一系列较为深入的研究。概括全文所取得的研究成果,有如下几个方面： (1)提出并研究了基于双芯光纤的光时域微分器。当双芯光纤的两个纤芯的结构参数(半径、折射率分布)完全一致时,传输谱符合一阶光时域微分的特征。因此仅使用一段双芯光纤,就可以对光信号进行一阶时域微分处理。进一步,如果双芯光纤的某个纤芯被均匀切割成N等分,该结构的双芯光纤可以看作是N个一阶光时域微分器的级联,构成高阶光时域微分器。由于双芯光纤的梳状传输谱特性,对双芯光纤的结构参数进行恰当的设计,可以获得满足ITU-T G.692标准的波分复用系统一阶光时域微分器,16通道一阶光时域微分器传输谱仿真结果表明,其通道间隔为100GHz,通道3dB带宽为33.5GHz,16通道实际中心频率与标称中心频率之差的最大值仅为4.2GHz。使用高斯光脉冲,对基于双芯光纤的一阶光时域微分器、高阶光时域微分器和波分复用系统光时域微分器进行了微分结果验证,证明这三种光时域微分器具有很高的精确度。并通过差错因子、能量效率、3dB带宽三个方面对其性能进行了分析。最后,作为双芯光纤光时域微分器的应用,提出了一种基于双芯光纤光时域微分器的光相位重构方案,仅需要测量光时域微分器之前和之后光信号的强度,就可以恢复光信号的相位。 (2)提出并研究了基于双芯光纤的波分复用光载无线系统单边带调制方案。该方案利用双芯光纤梳状传输谱的斜边,同时对多路光双边带调制信号的载波和上下边带产生不同的衰减,实现了光双边带调制到光单边带调制的转变。同时优化了光载边比,提高了光链路的灵敏度。提出并研究了基于长周期光纤光栅的光载无线系统单边带调制方案,并优化了光载边比。 (3)提出并研究了基于长周期光纤光栅的光载边比可调的光载无线单边带调制方案。该方案由偏振控制器、偏振分束器、两个平行结构的长周期光纤光栅、偏振合束器构成了光载边比调节单元,通过调节偏振控制器的输出角度,即可实现光载边比的连续可调,调节范围从10dB到-5dB。 (4)提出并研究了基于双芯光纤的多通道超宽带信号光学产生及调制方案。双芯光纤作为多波长光鉴频器,基于相位调制-强度调制转换原理,获得了具有正负极性的高斯monocycle脉冲。并进一步实现了正负高斯monocycle脉冲的开关键控调制、脉冲位置调制和二进制相移键控调制。 (5)提出并研究了基于并联马赫曾德尔调制器的波形构造超宽带信号生成方案。电高斯脉冲串经并联结构的马赫曾德尔调制器对光载波调制,产生两路特定时域波形的光脉冲,调节这两路光脉冲的相对时延,在光耦合器叠加,光电检测后获得高斯doublet脉冲和正负极性的高斯monocycle脉冲。
【关键词】：光信号处理 双芯光纤 光时域微分器 光单边带调制 超宽带
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 1 绪论13-39
• 1.1 引言13-14
• 1.2 光信号处理技术概况14-18
• 1.2.1 码型转换14-15
• 1.2.2 光逻辑门15
• 1.2.3 全光波长转换15-16
• 1.2.4 光学计算16
• 1.2.5 微波光子领域的光信号处理16-18
• 1.3 本文所涉及领域的研究进展18-25
• 1.3.1 光时域微分器19-21
• 1.3.2 光载无线通信系统中的单边带调制21-23
• 1.3.3 超宽带信号光学生成23-25
• 1.4 本文的结构安排25-26
• 参考文献26-39
• 2 双芯光纤耦合模式理论39-57
• 2.1 引言39-40
• 2.2 一般形式的耦合模方程40-44
• 2.3 双芯光纤耦合模方程44-45
• 2.4 双芯光纤耦合特性分析45-52
• 2.5 双芯光纤传输谱实验测量52-55
• 2.6 本章小结55
• 参考文献55-57
• 3 基于双芯光纤的光时域微分器研究57-91
• 3.1 引言57-58
• 3.2 光时域微分数学理论58-62
• 3.2.1 一阶光时域微分器58-59
• 3.2.2 二阶光时域微分器59-60
• 3.2.3 光时域微分器的3dB带宽60-62
• 3.3 基于双芯光纤的一阶光时域微分器62-70
• 3.3.1 一阶光时域微分器的传输谱62-66
• 3.3.2 高斯光脉冲的一阶时域微分结果66-68
• 3.3.3 一阶光时域微分器性能分析68-70
• 3.4 基于双芯光纤的高阶光时域微分器70-77
• 3.4.1 高阶光时域微分器的传输谱70-73
• 3.4.2 高斯光脉冲的二阶和三阶时域微分结果73-74
• 3.4.3 高阶光时域微分器性能分析74-77
• 3.5 基于双芯光纤的波分复用系统光时域微分器77-83
• 3.5.1 波分复用系统光时域微分器的传输谱77-81
• 3.5.2 高斯光脉冲的多通道时域微分结果81-82
• 3.5.3 波分复用系统光时域微分器性能分析82-83
• 3.6 基于双芯光纤光时域微分器的WDM系统光信号相位重构83-87
• 3.6.1 实现原理84-85
• 3.6.2 结果与讨论85-87
• 3.7 本章小结87-88
• 参考文献88-91
• 4 光载无线通信系统单边带调制方案研究91-117
• 4.1 引言91-92
• 4.2 基于双芯光纤的多波长RoF系统单边带调制92-101
• 4.2.1 实现原理92-96
• 4.2.2 调制指数、幅度加权系数对OCSR及SSR的影响96-97
• 4.2.3 结果与讨论97-101
• 4.3 基于长周期光纤光栅的RoF系统单边带调制101-106
• 4.3.1 实现原理101-103
• 4.3.2 LPFG的实验制作及透射谱103-104
• 4.3.3 结果与讨论104-106
• 4.4 基于长周期光纤光栅光载边比可调的RoF系统单边带调制106-112
• 4.4.1 实现原理106-108
• 4.4.2 相关参数对OCSR的影响108-109
• 4.4.3 结果与讨论109-112
• 4.5 本章小结112
• 参考文献112-117
• 5 超宽带脉冲光学生成方案研究117-137
• 5.1 引言117-118
• 5.2 基于双芯光纤的多通道UWB脉冲生成及调制方案研究118-127
• 5.2.1 实现原理118-123
• 5.2.2 芯光纤光鉴频器的传输谱123-124
• 5.2.3 正负极性高斯monocycle脉冲的产生124-126
• 5.2.4 UWB脉冲的OOK、PPM、BPSK调制126-127
• 5.3 基于并联MZM的波形构造UWB脉冲生成方案研究127-133
• 5.3.1 实现原理128-129
• 5.3.2 结果与讨论129-133
• 5.4 本章小结133-134
• 参考文献134-137
• 6 总结与展望137-141
• 6.1 本论文取得的主要研究成果137-139
• 6.2 进一步工作展望139-141
• 附录A141-145
• 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果145-151
• 学位论文数据集151

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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1 李建强;基于铌酸锂调制器的微波光子信号处理技术与毫米波频段ROF系统设计[D];北京邮电大学;2009年

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本文编号：457366