發(fā)布時間：2017-09-04 00:14

  本文關(guān)鍵詞：基于SOA中非線性效應(yīng)的全光碼型轉(zhuǎn)換研究

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【摘要】：本文從半導(dǎo)體光放大器(SOA)的基本理論出發(fā),對基于SOA的全光碼型轉(zhuǎn)換方案進行了研究。首先根據(jù)SOA的基本理論方程,對光波在SOA中的傳輸特性進行了數(shù)值模擬。之后研究并分析了基于SOA和光學(xué)帶通濾波器(OBPF)級聯(lián)結(jié)構(gòu)的全光非歸零碼(NRZ)和歸零碼(RZ)之間的碼型轉(zhuǎn)換。接著以馬赫-增德爾干涉儀(MZI)結(jié)構(gòu)為理論基礎(chǔ),構(gòu)建了基于SOA-MZI結(jié)構(gòu)的全光NRZ-OOK到RZ-BPSK的碼型轉(zhuǎn)換方案。最后利用SOA和DI實現(xiàn)了多通道NRZ到RZ轉(zhuǎn)換。首先根據(jù)SOA載流子速率方程和光波在SOA內(nèi)的傳輸方程,采用分段的方法對SOA傳播特性進行了仿真。接著,在OptiSystem仿真平臺上實現(xiàn)了基于SOA和OBPF級聯(lián)結(jié)構(gòu)的RZ到NRZ和NRZ到RZ碼型轉(zhuǎn)換。在RZ到NRZ碼型轉(zhuǎn)換中,主要利用的是SOA中的交叉相位調(diào)制效應(yīng)(XPM)。為了獲得更好的碼型轉(zhuǎn)換效果,OBPF的失諧量的選擇十分關(guān)鍵,當(dāng)失諧量為藍移0.9-1nm時,得到的信號消光比(EXT)最大,約為19.4dB。在反相區(qū)附近,輸出信號的消光比很小,但無論是在藍移區(qū)域還是紅移區(qū)域,并不是失諧量越大越好,選取合適的失諧量才能夠獲得較高的消光比。在NRZ到RZ碼型轉(zhuǎn)換中,主要利用的是四波混頻效應(yīng)(FWM),從輸出結(jié)果可以看出,轉(zhuǎn)換后的RZ信號的峰值有一定的抖動,因此該輸出信號存在一定的非線性碼型效應(yīng)(NLP)。當(dāng)控制信號脈沖脈寬為2ps時,NLP為1.19dB,當(dāng)控制信號脈沖脈寬為8ps時,NLP的值為4.96dB,NLP效應(yīng)隨著脈寬的增大而增大。在相同消光比情況下,轉(zhuǎn)換信號在時鐘信號平均功率較高時易于得到更高的信噪比。因此在利用此方案進行碼型轉(zhuǎn)換時要綜合考慮信噪比和消光比特性,選擇合適的光功率。之后,本文根據(jù)SOA-MZI結(jié)構(gòu)原理,構(gòu)建了基于SOA-MZI結(jié)構(gòu)的全光NRZ-OOK到RZ-BPSK的碼型轉(zhuǎn)換方案。并重點分析了輔助光注入功率對轉(zhuǎn)換信號的影響。輸出結(jié)果顯示當(dāng)輔助光功率較低時,輸出的轉(zhuǎn)換信號畸變較為嚴重,隨著輔助光功率的增加,輸出信號的質(zhì)量逐漸好轉(zhuǎn),但增益有所下降。最后,本文構(gòu)建了基于延時干涉儀(DI)和SOA的多通道NRZ到RZ碼型轉(zhuǎn)換方案,并著重從DI失諧量和時鐘信號功率兩個方面對輸出結(jié)果進行了分析。結(jié)果表明當(dāng)DI失諧量增加時,轉(zhuǎn)換后RZ信號的脈寬逐漸減小。但DI失諧量不能夠無限制增大,這是由于當(dāng)失諧量過大時,會引入相鄰信道的串?dāng)_,導(dǎo)致RZ信號波形劣化。時鐘信號入射功率較小時,SOA中XGM效應(yīng)較為強烈,使得輸出信號受到增益調(diào)制而造成峰值抖動較大。隨著時鐘信號的入射功率增大,RZ信號的峰值抖動逐漸減小。
【關(guān)鍵詞】：非線性光學(xué) 半導(dǎo)體光放大器 非線性效應(yīng) 碼型轉(zhuǎn)換
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN722;TN713.5;TN911.7
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-12
• 1.1 課題背景與研究意義8-9
• 1.2 半導(dǎo)體光放大器在光信號處理方面的應(yīng)用9
• 1.3 基于半導(dǎo)體光放大器的全光碼型轉(zhuǎn)換的研究現(xiàn)狀9-10
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容10-12
• 第二章 半導(dǎo)體光放大器的基本理論12-24
• 2.1 引言12
• 2.2 半導(dǎo)體光放大器12-19
• 2.2.1 半導(dǎo)體光放大器的結(jié)構(gòu)和特點12-13
• 2.2.2 半導(dǎo)體光放大器中非線性效應(yīng)13-14
• 2.2.3 半導(dǎo)體光放大器的基本理論方程14-16
• 2.2.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析16-19
• 2.3 SOA中超快動態(tài)響應(yīng)分析19-22
• 2.3.1 理論分析19-20
• 2.3.2 數(shù)值模擬結(jié)果及分析20-22
• 2.4 本章小結(jié)22-24
• 第三章 碼型調(diào)制與半導(dǎo)體光放大器中的非線性效應(yīng)24-34
• 3.1 引言24
• 3.2 碼型調(diào)制24-27
• 3.2.1 馬赫-增德爾調(diào)制器24
• 3.2.2 歸零碼和非歸零碼的產(chǎn)生24-27
• 3.3 SOA中非線性效應(yīng)27-33
• 3.3.1 交叉增益調(diào)制和交叉相位調(diào)制28-32
• 3.3.2 四波混頻32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第四章 基于SOA與OBPF級聯(lián)結(jié)構(gòu)的碼型轉(zhuǎn)換34-42
• 4.1 引言34
• 4.2 基于SOA和OBPF級聯(lián)結(jié)構(gòu)的RZ到NRZ碼型轉(zhuǎn)換34-37
• 4.2.1 理論分析與模型搭建34-35
• 4.2.2 結(jié)論分析35-37
• 4.3 基于SOA和OBPF級聯(lián)結(jié)構(gòu)的NRZ到RZ碼型轉(zhuǎn)換37-41
• 4.3.1 理論分析與模型搭建37-38
• 4.3.2 結(jié)論分析38-41
• 4.4 本章小結(jié)41-42
• 第五章 基于MZI結(jié)構(gòu)的碼型轉(zhuǎn)換42-51
• 5.1 引言42
• 5.2 基于SOA-MZI結(jié)構(gòu)的全光NRZ-OOK到RZ-BPSK的碼型轉(zhuǎn)換42-46
• 5.2.1 SOA-MZI結(jié)構(gòu)特點42-43
• 5.2.2 NRZ-OOK到RZ-BPSK的碼型轉(zhuǎn)換43-46
• 5.3 基于SOA和DI實現(xiàn)多通道NRZ到RZ轉(zhuǎn)換46-49
• 5.3.1 DI結(jié)構(gòu)特點46-47
• 5.3.2 多通道NRZ到RZ碼型轉(zhuǎn)換47-49
• 5.4 本章小結(jié)49-51
• 主要結(jié)論與展望51-53
• 主要結(jié)論51-53
• 展望52-53
• 致謝53-54
• 參考文獻54-58
• 附錄：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文58

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本文編號：788192