【摘要】：云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)通信系統(tǒng)信息傳輸速率提出了更高的要求,光纖由于其大帶寬、抗干擾能力強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于光通信網(wǎng)絡(luò)中。光通信系統(tǒng)中比較關(guān)鍵的器件之一為調(diào)制器,調(diào)制器在高速數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)中都發(fā)揮著重要的作用。RoF技術(shù)可以解決光纖覆蓋靈活性差的缺點(diǎn),與無(wú)線通信相結(jié)合,提高了信息的傳送距離和覆蓋范圍,且通過(guò)簡(jiǎn)化基站設(shè)計(jì)和中心站匯聚復(fù)雜設(shè)備的設(shè)計(jì),大大降低了系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本。本文主要包含兩部分工作:基于鈮酸鋰材料的相關(guān)光波導(dǎo)器件的研究和RoF組網(wǎng)相關(guān)的設(shè)計(jì)。本文研究?jī)?nèi)容如下:首先對(duì)高速光通信系統(tǒng)應(yīng)對(duì)通信要求飛漲的優(yōu)勢(shì)和RoF及其關(guān)鍵器件鈮酸鋰調(diào)制器進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹,對(duì)鈮酸鋰材料的重要物理特性電光效應(yīng)和雙折射效應(yīng)進(jìn)行了相應(yīng)理論基礎(chǔ)的介紹以及分別用于電光調(diào)制和偏振復(fù)用的原理分析推導(dǎo),并對(duì)MZ調(diào)制的原理以及MZ調(diào)制器的設(shè)計(jì)性能參數(shù)提出了要求。對(duì)多模干涉理論及自影像效應(yīng)進(jìn)行了相關(guān)介紹并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了以鈮酸鋰為材料的輸出相差為π/2和輸出相差為0的]MMI耦合器,它們是本文光波導(dǎo)設(shè)計(jì)中的耦合器部分的結(jié)構(gòu)。以輸出相差為π/2的MMI耦合器為分光和合光結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了以鈮酸鋰為材料的基于MZI結(jié)構(gòu)的偏振復(fù)用解復(fù)用器,為和鈮酸鋰調(diào)制器集成提供了條件。以輸出相差為0的MMI耦合器代替?zhèn)鹘y(tǒng)Y分叉設(shè)計(jì)的MZM,以輸出相差為π/2的MMI耦合器代替?zhèn)鹘y(tǒng)IQ調(diào)制中的移相器結(jié)構(gòu),以MZM為強(qiáng)度調(diào)制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了鈮酸鋰材料IQ調(diào)制器,并和偏振復(fù)用解復(fù)用器集成在同一塊鈮酸鋰基片上設(shè)計(jì)了集成偏振復(fù)用IQ調(diào)制器,該集成調(diào)制器為全鈮酸鋰薄膜材料,全部采用MMI耦合結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)高速模擬電光調(diào)制器的分析介紹了行波電極的選用原則及準(zhǔn)靜態(tài)保角變換的數(shù)學(xué)分析方法,根據(jù)鈮酸鋰晶體的z切向、調(diào)制電場(chǎng)和TE、TM線偏振的關(guān)系,分別設(shè)計(jì)了工作在TE和TM模式下的CPW行波電極和MSL行波電極結(jié)構(gòu),使得調(diào)制器可以利用最大電光系數(shù),減少為了獲得單一偏振態(tài)而帶來(lái)的光能量損耗,提高了調(diào)制帶寬和調(diào)制效率。最后分析了體域網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.6和ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),將ZigBee傳感器應(yīng)用于體域網(wǎng)的傳感中。以RoF為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了 ZigBee天線拉遠(yuǎn),設(shè)計(jì)了承載體域網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)的基于RoF的分布式天線組網(wǎng),利用RoF鏈路將遠(yuǎn)距離大范圍的傳感終端與中心站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,采用B/S架構(gòu)的方式來(lái)對(duì)體域網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行業(yè)務(wù)呈現(xiàn),增加了系統(tǒng)的覆蓋范圍和信息處理能力。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN761
【圖文】：

ＲｏＦ可以充分發(fā)揮光纖通信的優(yōu)點(diǎn)和無(wú)線通信靈活覆蓋的優(yōu)點(diǎn)，解決射頻逡逑信號(hào)傳輸距離短損耗大的缺陷。ＲｏＦ技術(shù)的高靈活度和高性?xún)r(jià)比使其成為光纖無(wú)逡逑線接入技術(shù)最有前景的解決方案之一。ＲｏＦ系統(tǒng)由基站和中心站組成，如圖１－１逡逑所示�；镜臄�(shù)量是很龐大的，所以基站的設(shè)計(jì)應(yīng)該盡可能的簡(jiǎn)單以便降低整個(gè)逡逑系統(tǒng)的成本。很多基站共同接入同一個(gè)中心站，微波毫米波信號(hào)在中心站產(chǎn)生和逡逑處理，通過(guò)光纖傳輸將所需要的射頻信號(hào)饋送到基站進(jìn)行天線發(fā)送，基站只需要逡逑完成基本的電光轉(zhuǎn)換后直接通過(guò)天線實(shí)現(xiàn)無(wú)線覆蓋。上行方向基站完成天線信號(hào)逡逑加載到到光載波上傳輸?shù)街行恼荆滦蟹较蛑行恼旧漕l信號(hào)加載到光載波傳輸?shù)藉义匣�。中心站集中了邋ＲｏＦ系統(tǒng)中所有復(fù)雜成本高的設(shè)備［１３］，完成對(duì)信號(hào)的編碼、逡逑運(yùn)算處理等復(fù)雜操作，基站功能簡(jiǎn)化為只完成電光和光電轉(zhuǎn)換即可，大幅度的降逡逑低了系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本［１４］，同時(shí)便于對(duì)中心站的升級(jí)和維護(hù)操作。逡逑中心站邐基站逡逑邐邐下行方向ｔ逡逑丨辟柯邋＿＿ｒ＾－］＿邐（Ｄ邐ｒ＾－ｉ逡逑｜與發(fā)送邐Ｅ／0邋Ｉ邐＾邋Ｑ／Ｅ邐１邐馨逡逑邐ｍｍ逡逑Ｉ邋胃sE邋＿＿邐ＳＤ邐ｒ＾ｎ邐Ｔ逡逑和處理邋ｉ邋ｔ／ｕ邋ｒ邐０／Ｅ逡逑上行方向逡逑？４＾邐邐邐逡逑圖１－１邋ＲｏＦ基本雙工鏈路的組成逡逑光載射頻通信系統(tǒng)（ＲｏＦ）可以充分發(fā)揮光纖通信的優(yōu)點(diǎn)和無(wú)線通信靈活覆逡逑蓋的優(yōu)點(diǎn)

旋轉(zhuǎn)橢球面和球面的切向關(guān)系又分為負(fù)單軸和正單軸，負(fù)單軸晶體的復(fù)合波面圖逡逑中旋轉(zhuǎn)橢球面的短半軸等于球面半徑并且橢球面外切于球面，這類(lèi)晶體以方解石逡逑為代表，ＬＮ晶體也屬于負(fù)半軸晶體。如圖２－１所示為單軸晶體中的復(fù)合波面圖。逡逑ｚ邐ｚ逡逑Ｓ逡逑？邋ｘ邐？邋ｘ逡逑ｎ0邋ｊ邐ＩＩ。逡逑＼邋＞邋／／邋＾邋，逡逑￣＾邋￣￣邋Ｊ邐ｒｉ邐ｒ－７邋￣逡逑ｎ0邋＞ｉｉｅ邐ｎ0邋＜ｎ＾逡逑負(fù)單軸晶體邐正單軸晶體逡逑圖２－１單軸晶體中的復(fù)合波面圖逡逑與光的電光調(diào)制類(lèi)似，0光和ｅ光在晶體中傳播時(shí)也會(huì)因?yàn)檎凵渎实牟煌义蟼鞑ニ俣炔煌�。入射到晶體中的一束平行光在晶體內(nèi)分解為0光和ｅ光傳播方向逡逑不變，但折射率不同，根據(jù)光程的定義逡逑式中Ｓ為光程，ｎ為晶體的折射率，Ｌ為晶體的長(zhǎng)度逡逑可得0光和ｅ光的光程分別為％ｉ？，由此帶來(lái)的相位延遲分別為逡逑辦所產(chǎn)生的0光對(duì)ｅ光的相差為＃邋＝邐－？）１，逡逑Ａ邐ｅ邋Ａ邋ｅ邐Ａ邋°邋ｅ逡逑而因?yàn)椋锕夂停骞庹駝?dòng)方向垂直所以它們不會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，通過(guò)控制Ｌ的長(zhǎng)度逡逑可以任意控制它們之間的相差來(lái)達(dá)到偏振分離的目的。波長(zhǎng)為１５５０ｎｍ的入射光逡逑通過(guò)ＬＮ晶體時(shí)

ＭＺＩ）將單根光波導(dǎo)的相位調(diào)制變化轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度調(diào)制的變化，其數(shù)學(xué)分析比較容逡逑易，且具有優(yōu)良的特性。逡逑如圖２－２為一個(gè)基于ＭＺＩ結(jié)構(gòu)調(diào)制器的示意圖，藍(lán)色為通光波導(dǎo)，黃色為金逡逑屬電極并連接輸入信號(hào)。輸入光信號(hào)經(jīng)過(guò)Ｙ型分支等分為兩路功率相等的光信逡逑號(hào)進(jìn)入兩路干涉臂傳播，每一路相當(dāng)于一個(gè)相位調(diào)制器，在輸出端兩個(gè)波導(dǎo)臂的逡逑信號(hào)合并為一路信號(hào)輸出。逡逑調(diào)制信ｐｖ】（ｔ）逡逑N邐／＂／邋士邐飛Ｖ逡逑輸入光｛ｇ號(hào)Ｅｉｎ（ｔ），金屬‘極邐＿邐＼邋輸出光信號(hào)Ｅｇ邋（ｔ）逡逑＼邐＼邐調(diào)制信號(hào)％（０邋廠逡逑＼邐１邋Ｊ逡逑圖２－２馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器（ＭＺＭ）結(jié)構(gòu)圖逡逑假定輸入光信號(hào)Ｅｍ（ｔ）進(jìn)入一個(gè)理想的３ｄＢ邋Ｙ分支，則輸出光信號(hào)為逡逑Ｅ邐ｅｊ＾＋＾Ｅ逡逑２邐２邐＋邋２邋ｎｉｎｅ逡逑，邐、０），＋＾邐（２－１７）逡逑＝邋￡ｗｃｏｓ邋—；—邋ｅ逡逑＼邐厶邐Ｊ逡逑１３逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2779456