隨著光通信傳輸容量的飛速提升,尤其是5G通信技術(shù)即將全面商用,傳統(tǒng)信號監(jiān)測方案由于電子器件寬帶和開關(guān)弛豫振蕩的限制,已經(jīng)無法滿足大容量高帶寬復雜調(diào)制格式光信號的監(jiān)測需求。線性全光采樣技術(shù)對光信號速率透明,可以測量獲得光信號包括幅度、相位、偏振等全場信息,精度高,成本低,因此受到科研人員的廣泛關(guān)注。采樣脈沖光源作為線性全光采樣系統(tǒng)中的核心關(guān)鍵,對高速光信號的波長測量范圍和調(diào)制信號分析精度起決定性作用。因此,研究低時間抖動、高重復頻率、窄脈寬、寬光譜的采樣脈沖光源是高速全光調(diào)制信號分析儀開發(fā)的核心技術(shù)。本論文在國家重大科學儀器設(shè)備開發(fā)專項《寬帶高速光電信號分析儀設(shè)備開發(fā)》支持下,基于鎖模光纖激光器相關(guān)理論,從三個方面研究采樣脈沖光源的實現(xiàn)方案,即標矢量偏振特性、波長可調(diào)諧特性、輸出脈沖穩(wěn)定性,設(shè)計出適用于全光高速調(diào)制信號分析儀的飛秒脈沖光纖激光器,并研制開發(fā)出工程樣機,完成功能和可靠性第三方測試,最后對商用100G偏振復用正交相移調(diào)制（PDM-QPSK）信號開展現(xiàn)場對比測試。論文主要創(chuàng)新點包括:（1）研究光纖激光器中孤子脈沖的標矢量特性,在傳統(tǒng)基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)（NPR）效應(yīng)的鎖模光纖激光... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)電采樣(a)和光采樣(b)原理對比

號相互作用產(chǎn)生和頻信號，重構(gòu)了待測光信號原始波形[2]。1991 年，Nelson 等非線性環(huán)形鏡和交叉相位調(diào)制（cross phase modulation, XPM）效應(yīng)，實現(xiàn)了對沖的光采樣，在毫秒范圍內(nèi)實現(xiàn)了光信號實時恢復和顯示[3]。1996 年，Takara 用和頻效應(yīng)，測量得到 10 Gb/s 光信號眼圖，時域分辨率達到 0.9 ps，信噪比達到[4]。2001 年，Li 等人基于高非線性光纖參量放大，實現(xiàn)了 1.6 ps 時域分辨率的it/s光信號眼圖實時測量[5]。同年，Ohta等人利用鎖模光纖激光器產(chǎn)生50 MHz-12.5 樣光脈沖，與信號光在 KTP 晶體中混合，產(chǎn)生和頻信號，實現(xiàn)了 320 Gb/s 光信號測量[6]。2004 年，Li 等人又利用 XPM 效應(yīng)實現(xiàn)了 500 Gb/s 光信號眼圖測量，時率達到 0.7 ps，測量波長范圍覆蓋 1535-1569 nm[7]。圖 1-2 給出典型基于四波混頻非線性采樣工作原理圖，其中信號光和脈沖光的頻率分別為p 和s ，兩者在一段性光纖共同傳輸后，產(chǎn)生攜帶信息的閑頻光，其工作波長為1 。通過調(diào)整帶通濾帶寬和中心波長可把閑頻光提取出來，從而獲得待測信號光的有效信息。

通過低速平衡探測器完成光電轉(zhuǎn)換，然后利用低速經(jīng)過數(shù)字信號處理可以完全恢復眼圖和星座圖，具體工作過Dorrer 課題組利用波導型混頻器搭建了線性全光采樣系統(tǒng)關(guān)鍵控（On-off Keying, OOK）光信號，以及 10 Gb/s 和 4ift Keying, PSK）光信號實現(xiàn)了眼圖恢復，該成果充分展現(xiàn)、高時間分辨率和相位靈敏度等優(yōu)點[10]。同年，Westlund的采樣光源，對 160 Gb/s 光信號實現(xiàn)光采樣。系統(tǒng)未使用硬同步方法，重構(gòu)出信號眼圖。軟件時鐘同步技術(shù)結(jié)合同步號頻譜特性提取待測信號的時鐘信息，從而重構(gòu)出信號的]。2012 年，Sunnerud 等人實現(xiàn)了對 100 Gb/s QPSK、16-分析[12]。2013 年，Sk ld 等人進一步完成了對 100 GBd PD些結(jié)果充分證明，線性全光采樣技術(shù)可測量的信號速率和技術(shù)，并且保證信號分析的高分辨率、高保真度。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高速線性光采樣用被動鎖模光纖激光器重復頻率優(yōu)化[J]. 彭漢,劉彬,付松年,張敏明,劉德明.  物理學報. 2015(13)



本文編號：2925041