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(hào)監(jiān)測(cè)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(fù)雜調(diào)制格式光信號(hào)的監(jiān)測(cè)需求。線性全光采樣技術(shù)對(duì)光信號(hào)速率透明,可以測(cè)量獲得光信號(hào)包括幅度、相位、偏振等全場(chǎng)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(duì)高速光信號(hào)的波長(zhǎng)測(cè)量范圍和調(diào)制信號(hào)分析精度起決定性作用。因此,研究低時(shí)間抖動(dòng)、高重復(fù)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(hào)分析儀開發(fā)的核心技術(shù)。本論文在國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)《寬帶高速光電信號(hào)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(gè)方面研究采樣脈沖光源的實(shí)現(xiàn)方案,即標(biāo)矢量偏振特性、波長(zhǎng)可調(diào)諧特性、輸出脈沖穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)出適用于全光高速調(diào)制信號(hào)分析儀的飛秒脈沖光纖激光器,并研制開發(fā)出工程樣機(jī),完成功能和可靠性第三方測(cè)試,最后對(duì)商用100G偏振復(fù)用正交相移調(diào)制（PDM-QPSK）信號(hào)開展現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比測(cè)試。論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括:（1）研究光纖激光器中孤子脈沖的標(biāo)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(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：102 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)電采樣(a)和光采樣(b)原理對(duì)比

號(hào)相互作用產(chǎn)生和頻信號(hào)，重構(gòu)了待測(cè)光信號(hào)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(shí)現(xiàn)了對(duì)沖的光采樣，在毫秒范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)實(shí)時(shí)恢復(fù)和顯示[3]。1996 年，Takara 用和頻效應(yīng)，測(cè)量得到 10 Gb/s 光信號(hào)眼圖，時(shí)域分辨率達(dá)到 0.9 ps，信噪比達(dá)到[4]。2001 年，Li 等人基于高非線性光纖參量放大，實(shí)現(xiàn)了 1.6 ps 時(shí)域分辨率的it/s光信號(hào)眼圖實(shí)時(shí)測(cè)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(hào)光在 KTP 晶體中混合，產(chǎn)生和頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了 320 Gb/s 光信號(hào)測(cè)量[6]。2004 年，Li 等人又利用 XPM 效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了 500 Gb/s 光信號(hào)眼圖測(cè)量，時(shí)率達(dá)到 0.7 ps，測(cè)量波長(zhǎng)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(hào)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(zhǎng)為1 。通過調(diào)整帶通濾帶寬和中心波長(zhǎng)可把閑頻光提取出來，從而獲得待測(cè)信號(hào)光的有效信息。

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

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



本文編號(hào)：2925041