【摘要】：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,人們獲得的信息量成指數(shù)級增長,這也對信息在傳輸?shù)倪^程中的速率和帶寬產(chǎn)生比較高的要求。模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為通信網(wǎng)絡(luò)中的基本組件,傳統(tǒng)電子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能受限于保持電路帶寬、比較器馳豫和時鐘抖動等因素,其性能難以滿足高速數(shù)字信號處理的發(fā)展。全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器將抽樣、量化、編碼三個步驟通過光子技術(shù)來實現(xiàn),以解決傳統(tǒng)電子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的“電子瓶頸”,滿足數(shù)字信號處理的高速率和高帶寬的需求。本文所做的主要工作和成果如下:首先,敘述了全光抽樣和全光量化的多種實現(xiàn)方式和其發(fā)展歷程,并對各種方案的優(yōu)劣進行了總結(jié)分析,同時還介紹了全光邏輯門的實現(xiàn)方式和應用。其次,本文從Maxwell電磁理論出發(fā),推導了光脈沖的時域形式的傳輸方程。并以此為基礎(chǔ)分析了耦合器的原理,推導了耦合器的耦合模方程。進而利用耦合器的傳輸矩陣分別對Sagnac環(huán)和M-Z干涉儀中光的傳輸方程進行了推導,得到了其透射率,并分析了其實現(xiàn)光開關(guān)的條件。然后,基于光脈沖傳輸理論,運用了二階色散對脈沖的展寬特性對待抽樣信號進行預處理來降低對采樣脈沖重復頻率的要求。研究中,采用具有高色散系數(shù)的線性啁啾布拉格光纖光柵來替代常用的色散器件來降低系統(tǒng)的傳輸損耗,簡化整個抽樣系統(tǒng)。在第二章中的分析中得知對稱的M-Z干涉儀并不能實現(xiàn)光開關(guān),因此本文利用非線性光學的交叉相位調(diào)制效應效應改變介質(zhì)的折射率,從而使在M-Z干涉儀兩臂上傳輸?shù)男盘栔g產(chǎn)生了相位差,當相位差達到?時,滿足實現(xiàn)光開關(guān)的必要條件,也就是完成了輸入信號在M-Z干涉儀的兩個輸出端口的切換輸出。進一步研究了基于交叉相位調(diào)制效應的M-Z干涉儀的開關(guān)特性,并分析了耦合器系數(shù)、抽樣脈沖峰值功率、干涉儀臂長對開關(guān)性能的影響。接著提出了一種基于M-Z干涉儀的全光采樣系統(tǒng),實現(xiàn)了在干涉儀兩臂相等時的全光抽樣,并分析了臂長不等時對抽樣性能的影響,得出了基于交叉相位調(diào)制的M-Z干涉儀進行抽樣時干涉儀兩臂長度必須一致的結(jié)論,否則,已抽樣信號會有嚴重的失真。最后本文還發(fā)現(xiàn),基于交叉相位調(diào)制效應實現(xiàn)的全光抽樣方案,還具有全光波長轉(zhuǎn)換的功能。基于波長轉(zhuǎn)換的特性,本文接著提出了一種基于M-Z干涉儀的全光邏輯門方案,通過改變系統(tǒng)參數(shù)和調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu),總共實現(xiàn)了四種不同的邏輯操作。最后,本文還提出了一種基于Sagnac光纖環(huán)和光限制器的全光量化編碼器方案,通過優(yōu)化Sagnac環(huán)系統(tǒng)的各個參數(shù)得到了系統(tǒng)各級的透射率曲線,再通過選取合適的量化閾值,實現(xiàn)了對已抽樣信號的4 bit量化編碼。
【圖文】：

杭州電子科技大學碩士學位論文光纖的主要材料二氧化硅在自然界中來源廣泛，且二氧化硅的化學性的使用年限比較久。纖通信系統(tǒng)組成部分如圖 1.1 所示。信源通過調(diào)制器調(diào)制到載波上再輸，再經(jīng)過光放大器或中繼器的處理發(fā)送到接收機，接收機檢測到信處理后將消息發(fā)送給信宿。

杭州電子科技大學碩士學位論文WDM 使用 C 波段（1530 nm-1565 nm）的傳輸窗口，但通道間隔更密。與 DDM 不用波長之間的信道間隔更大，從而降低了對收發(fā)機的設(shè)計要求，其價DM，DWDM 和 CWDM 均基于在單一光纖上使用多個波長的光的理念，，但數(shù)量以及在光學空間中放大復用信號的能力各不不同。EDFA 為 C 波段提，拉曼放大增加了 L 波段放大的機制。對于 CWDM，不可使用光功率放大離被限制在幾十公里。對于 CWDM 和 DWDM 兩種波分戶用技術(shù)而言，主術(shù)，DWDM 的通道間隔更加緊密，其載波的頻率利用率更高，會提高單根，大大提高光線系統(tǒng)的容量。除了這在寬帶利用率和系統(tǒng)容量上的顯著優(yōu)勢網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，更利于靈活組網(wǎng)，以上的諸多優(yōu)勢讓 DWDM 技術(shù)成為全光缺的一部分。
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN792;TN929.11

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