本文關(guān)鍵詞：面向相位調(diào)制信號(hào)的全光碼型轉(zhuǎn)換與波長(zhǎng)變換的研究　出處：《北京交通大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的不斷發(fā)展,通信容量需求以超摩爾定律的規(guī)律快速增長(zhǎng)。相位調(diào)制格式信號(hào)憑借高頻譜效率、高非線性容限、高接收機(jī)靈敏度等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于高速光通信網(wǎng),但同時(shí)也給未來(lái)全光網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)處理技術(shù)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。本論文在國(guó)家自然基金項(xiàng)目"面向40Gb/s以上新型編碼格式的全光緩存、慢光與凈負(fù)荷提取研究"的資助下,針對(duì)相位調(diào)制格式信號(hào)的全光碼型轉(zhuǎn)換和波長(zhǎng)變換開展深入的研究,研究成果對(duì)未來(lái)光通信網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)處理技術(shù)提升具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新性工作如下:1、導(dǎo)出差分相移鍵控(DPSK)信號(hào)在半導(dǎo)體光放大器(SOA)中的傳輸方程,對(duì)DPSK信號(hào)在SOA中的傳輸特性進(jìn)行了數(shù)值模擬分析和實(shí)驗(yàn),明確了碼型效應(yīng)的主要影響因素。研究結(jié)果表明,當(dāng)信號(hào)碼元周期與SOA增益恢復(fù)時(shí)間可比擬時(shí)碼型效應(yīng)較強(qiáng),而當(dāng)信號(hào)碼元周期遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于SOA增益恢復(fù)時(shí)間時(shí)碼型效應(yīng)較弱。2、提出一種基于太赫茲非對(duì)稱解復(fù)用器(TOAD)的非歸零差分相移鍵控(NRZ-DPSK)到歸零差分相移鍵控(RZ-DPSK)信號(hào)的全光碼型轉(zhuǎn)換器,實(shí)現(xiàn)了 10 Gb/s的NRZ-DPSK到RZ-DPSK信號(hào)的碼型轉(zhuǎn)換。輸出信號(hào)占空比從16%到66%連續(xù)可調(diào),消光比大于8 dB,并且該轉(zhuǎn)換器可對(duì)1520～1570 nm達(dá)50 nm波長(zhǎng)范圍的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。3、提出一種基于半導(dǎo)體光放大器非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)(SOA-NPR)的DPSK信號(hào)的全光碼型轉(zhuǎn)換器,實(shí)現(xiàn)了 10 Gb/s的NRZ-DPSK到RZ-DPSK信號(hào)的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)占空比從33%到66%連續(xù)可調(diào),消光比大于10dB,功率代價(jià)低于-0.4 dB。與TOAD型轉(zhuǎn)換器相比,提出的全光碼型轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)消光比更高。4、提出一種基于級(jí)聯(lián)延遲干涉儀(DI)與SOA的DPSK信號(hào)的全光波長(zhǎng)變換器,實(shí)現(xiàn)了 10 Gb/s的DPSK信號(hào)的全光波長(zhǎng)變換。變換器偏振不敏感,變換輸出信號(hào)功率均衡,對(duì)控制光功率要求適中(3 dBm),輸出信號(hào)的Q值大于9,功率代價(jià)低于1.4 dB,可變換波長(zhǎng)范圍從1540 nm到1570 nm達(dá)30 nm。所提出的轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,易集成,實(shí)用化前景好。5、提出一種基于級(jí)聯(lián)DI與SOA的DPSK信號(hào)的單波長(zhǎng)到多波長(zhǎng)的"組播"式全光波長(zhǎng)變換器,進(jìn)行了"組播"式全光波長(zhǎng)變換探索,實(shí)現(xiàn)了 10Gb/s的DPSK信號(hào)的單波長(zhǎng)到雙波長(zhǎng)的"組播"式波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。兩路輸出信號(hào)的Q值分別為9.3和9.1,功率代價(jià)分別僅為1.5 dB與1.7 dB。
[Abstract]:With the development of new technologies such as mobile Internet, cloud computing, Internet of things, big data and so on, the demand of communication capacity increases rapidly with the rule of super Moore's law. The phase modulation format signal depends on high spectrum efficiency. The advantages of high nonlinear tolerance and high receiver sensitivity are widely used in high-speed optical communication networks. But at the same time, it also brings new challenges to the signal processing technology in the future all-optical network. In the National Fund for Nature project, "all Optical Cache for New coding format above 40Gb / s". With the aid of slow light and net load extraction, the all-optical code conversion and wavelength conversion of phase-modulated format signals are studied. The research results are of great significance and application value for improving the signal processing technology of optical communication networks in the future. The main innovative work of this thesis is as follows: 1. The transmission equation of the differential phase shift keying (DPSK) signal in the semiconductor optical amplifier (SOA) is derived. The transmission characteristics of the DPSK signal in the SOA are analyzed numerically and experimentally. The main influencing factors of the code type effect are defined. The results show that the code type effect is stronger when the number cell period is comparable to the gain recovery time of the SOA. However, when the number cell period is much greater than or much less than the SOA gain recovery time, the pattern effect is weak. 2. A nonzero differential phase shift keying (NRZ-DPSK) based on terahertz asymmetric demultiplexer (THz) to RZ-DPSK (RZ-DPSK) is proposed. An all-optical bit-type converter of a signal. The conversion of NRZ-DPSK to RZ-DPSK signal of 10 Gb/s is realized. The duty cycle of the output signal is adjustable from 16% to 66%, and the extinction ratio is more than 8 dB. In addition, the converter can convert 1520nm 1570 nm signal to 50 nm wavelength range of 3. 3. An all-optical code converter for DPSK signals based on the nonlinear polarization rotation effect of semiconductor optical amplifiers (SOA-NPRs) is proposed. The conversion of 10 Gb/s NRZ-DPSK to RZ-DPSK signal is realized. The duty cycle of the output signal of the converter is adjustable from 33% to 66%, and the extinction ratio is more than 10dB. The power cost is lower than -0.4 dB. Compared with the TOAD converter, the output signal extinction ratio of the proposed all-optical bit-converter is higher than that of the TOAD converter. An all-optical wavelength converter for DPSK signals based on cascaded delay interferometer (DII) and SOA is proposed. The conversion of all optical wavelength of 10 Gb/s DPSK signal is realized. The converter is not polarization-sensitive, the output power of the converter is equalized, and the optical power control is moderate (3dBm). The Q value of the output signal is greater than 9, the power cost is less than 1.4 dB, and the wavelength range from 1540 nm to 1570 nm is up to 30 nm. The proposed converter has simple structure and low cost. It is easy to integrate and has a good application prospect. 5. This paper presents a "multicast" all-optical wavelength converter based on cascaded DI and SOA for DPSK signals with single wavelength to multi-wavelength. The "multicast" all-optical wavelength conversion is explored. The single-wavelength to two-wavelength "multicast" wavelength conversion of 10 GB / s DPSK signal is realized. The Q values of the two output signals are 9.3 and 9.1 respectively. The power cost is only 1.5 dB and 1.7 dB, respectively.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN929.1

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本文編號(hào)：1363025