發(fā)布時(shí)間：2018-03-02 16:43

  本文選題：OCDMA　切入點(diǎn)：光電子集成　出處：《天津大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：光碼分多址(OCDMA)技術(shù)結(jié)合了電CDMA的優(yōu)點(diǎn)和光纖通信的帶寬優(yōu)勢(shì),是實(shí)現(xiàn)全光通信的重要技術(shù)之一。光編解碼器作為OCDMA系統(tǒng)的核心器件,正在向更高集成度、更易調(diào)諧、更多用戶的方向發(fā)展。微環(huán)諧振腔憑借其模式體積小,選頻特性優(yōu)越,支持多調(diào)諧方式以及兼容微電子批量加工等優(yōu)點(diǎn),成為滿足光編解碼器發(fā)展需求的有效方案之一。目前,該類型編解碼器在理論和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,主要存在三方面的問(wèn)題:一是部分編解碼方案欠佳,體現(xiàn)在利用微環(huán)一維編解碼方式,限制了系統(tǒng)容量的擴(kuò)展;二是編解碼器性能不高,解碼輸出自/互相關(guān)峰值比較低;三是用戶容量不易擴(kuò)展,編解碼信道頻帶利用率低。此外,在OCDMA系統(tǒng)傳輸過(guò)程中常伴隨旋轉(zhuǎn)信號(hào)的傳輸,這就需要實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)光信號(hào)的接收、發(fā)送及解碼。針對(duì)上述問(wèn)題,本文在以下方面展開(kāi)了研究工作:1.利用微環(huán)諧振腔陣列下載端反射譜結(jié)合相移器相位變換,提出了以微環(huán)陣列為核心單元的二維相干光編解碼器結(jié)構(gòu);建立了微環(huán)陣列結(jié)構(gòu)的傳輸矩陣方程;分別研究了耦合雙環(huán)、串聯(lián)三環(huán)編解碼器結(jié)構(gòu)的反射譜特性;分析了上述兩種編解碼器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與自/互相關(guān)峰值比的關(guān)系。通過(guò)數(shù)值仿真得到這兩種結(jié)構(gòu)波長(zhǎng)/相位二維解碼的時(shí)域/頻域輸出譜線和自/互相關(guān)峰值比,理論上驗(yàn)證了微環(huán)諧振腔陣列編解碼器的可行性。2.設(shè)計(jì)并研究了編解碼器優(yōu)化方法,提出了最佳耦合系數(shù)法、耦合系數(shù)高斯\平坦化分布優(yōu)化法以及半徑優(yōu)化法。針對(duì)并聯(lián)耦合雙環(huán)、串聯(lián)三環(huán)兩種編解碼器結(jié)構(gòu),對(duì)比其優(yōu)化前后的編解碼器性能。理論計(jì)算表明,優(yōu)化后的編解碼器結(jié)構(gòu)提高了自/互相關(guān)峰值比。3.利用游標(biāo)效應(yīng)易于擴(kuò)展微環(huán)自由頻譜寬度的優(yōu)點(diǎn),優(yōu)化了編解碼器結(jié)構(gòu),增大了系統(tǒng)用戶容量。分析了游標(biāo)效應(yīng)下,微環(huán)串聯(lián)編解碼器結(jié)構(gòu)的3dB帶寬、矩形因子、峰值反射率以及偽模抑制特性,仿真實(shí)現(xiàn)了該結(jié)構(gòu)的二維波長(zhǎng)跳頻/相位編解碼。結(jié)果表明,具有游標(biāo)效應(yīng)的微環(huán)串聯(lián)結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)展用戶容量。4.針對(duì)OCDMA傳輸過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)光信號(hào)接收和發(fā)送,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種聚合物倒錐透鏡型單通道旋轉(zhuǎn)連接器。理論分析了該器件的結(jié)構(gòu)參數(shù),闡述了它的制備方法,并實(shí)驗(yàn)測(cè)試了該旋轉(zhuǎn)連接器的性能。
[Abstract]:Optical code division multiple access (OCDMA) technology, which combines the advantages of CDMA and bandwidth of optical fiber communication, is one of the most important technologies to realize all-optical communication. As the core device of OCDMA system, optical codec is becoming more integrated and tunable. The microring resonator has become one of the effective schemes to meet the development needs of optical codec because of its advantages of small mode size, excellent frequency selection, multi-tuning support and compatible microelectronic batch processing. There are three main problems in the theory and structure design of this type of codec: firstly, the scheme of partial coding and decoding is poor, which is reflected in the use of microloop one-dimensional coding and decoding mode, which limits the expansion of system capacity; Second, the performance of codec is not high, the peak value of decoding output is low, the user capacity is not easy to expand, and the frequency band efficiency of codec channel is low. In addition, the transmission of rotating signal is often accompanied by the transmission of rotating signal in OCDMA system. This requires receiving, transmitting and decoding rotating optical signals. In view of the above problems, this paper has carried out research work in the following aspects: 1.Using the reflection spectrum of the download end of the microring resonator array combined with phase shifter phase transformation, A two-dimensional coherent optical codec structure with microloop array as the core unit is proposed, the transfer matrix equation of the microloop array structure is established, and the reflectance spectrum characteristics of the coupled double-ring and three-ring codecs are studied respectively. The relationship between the structural parameters of the two kinds of codec and the peak ratio of self-correlation / cross-correlation is analyzed. The time / frequency domain output lines and the autocorrelation peak ratio of the two kinds of structured wavelength / phase two-dimensional decoding are obtained by numerical simulation. The feasibility of the microring resonator array codec is theoretically verified. 2. The optimization method of the codec is designed and studied, and the optimal coupling coefficient method is proposed. The coupling coefficient Gao Si\ flattened distribution optimization method and radius optimization method are used to compare the performance of parallel coupled double loop and series three loop codecs before and after optimization. The optimized codec structure improves the ratio of self-correlation to cross-correlation peak value .3.Using the advantages of the cursor effect to extend the free spectrum width of the microloop, the structure of the codec is optimized and the user capacity of the system is increased. The 3dB bandwidth, rectangular factor, peak reflectivity and pseudo-mode suppression of the microloop series codec structure are simulated and realized. The simulation results show that, The microloop series structure with Vernier effect can expand the user capacity. 4. For receiving and transmitting rotating optical signals during OCDMA transmission, A kind of polymer inverted cone lens single channel rotary connector is designed and implemented. The structure parameters of the device are theoretically analyzed and its fabrication method is described. The performance of the rotary connector is tested experimentally.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.1

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