發(fā)布時(shí)間：2017-03-27 06:12

  本文關(guān)鍵詞：光OFDM技術(shù)在短距離和長(zhǎng)途光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)以其高頻率效率、極強(qiáng)的色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)容忍性、卓越的高階調(diào)制擴(kuò)展能力等優(yōu)勢(shì)受到了光纖通信領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。光OFDM技術(shù)易于與諸如偏振復(fù)用(PDM)、波分復(fù)用(WDM)等當(dāng)前光纖通信技術(shù)相結(jié)合,隨著數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)的快速發(fā)展,光OFDM技術(shù)在短距離和長(zhǎng)途光纖通信系統(tǒng)中具有巨大的應(yīng)用潛力。本文分析和研究光OFDM技術(shù)在低成本的數(shù)據(jù)中心多模光纖(MMF)通信系統(tǒng)、基于自注入反射半導(dǎo)體光放大器(RSOA)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)系統(tǒng)以及高速長(zhǎng)途骨干單模光纖(SMF)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。對(duì)光OFDM技術(shù)應(yīng)用于上述光纖通信系統(tǒng)中所面臨的若干問(wèn)題提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)和解決方法,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和計(jì)算機(jī)仿真分析。主要?jiǎng)?chuàng)新工作內(nèi)容概括如下:1.提出利用雙帶強(qiáng)度調(diào)制直接探測(cè)光OFDM(IMDD-OOFDM)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心光互連中基于直接調(diào)制垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)的MMF系統(tǒng)傳輸容量升級(jí)。在實(shí)驗(yàn)上利用3dB調(diào)制帶寬僅為2.2GHz的無(wú)溫控的自由運(yùn)行VCSEL成功實(shí)現(xiàn)了16.375Gb/s的實(shí)時(shí)雙帶OOFDM信號(hào)在OM2光纖中傳輸200m,并對(duì)基于直接調(diào)制VCSEL的雙帶IMDD-OOFDM系統(tǒng)的傳輸容量魯棒性進(jìn)行詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究。2.提出一種新的雙RSOA自注入結(jié)構(gòu)來(lái)降低傳統(tǒng)自注入RSOA PON系統(tǒng)中光信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度噪聲(RIN)和腔內(nèi)剩余強(qiáng)度調(diào)制串話。在此基礎(chǔ)上,利用兩個(gè)3dB調(diào)制帶寬僅為1GHz的低成本RSOA和開發(fā)的實(shí)時(shí)OFDM發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)出了首個(gè)基于自注入RSOA的實(shí)時(shí)OOFDM發(fā)射機(jī),并對(duì)該發(fā)射機(jī)的各種動(dòng)態(tài)性能特性進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了基于自注入RSOA的10Gb/s@25km IMDD-OOFDM系統(tǒng),并且獲得僅為0.6dB的光功率代價(jià)。3.利用基于雙RSOA自注入的10Gb/s@25km IMDD-OOFDM系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)研究了積累的腔內(nèi)色散對(duì)基于自注入RSOA的PON系統(tǒng)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,光纖腔內(nèi)色散對(duì)系統(tǒng)性能導(dǎo)致了以下影響:1)顯著展寬輸出光信號(hào)的光譜;2)增大自注入光纖腔輸出光信號(hào)的RIN;3)導(dǎo)致系統(tǒng)光功率代價(jià)的上升。因而,光纖腔內(nèi)積累的色散是限制基于自注入RSOA的IMDD-OOFDM PON系統(tǒng)性能的重要物理機(jī)理。4.提出一種基于相位調(diào)制解調(diào)的恒包絡(luò)相干光OFDM(CO-OFDM)系統(tǒng),使得發(fā)射光信號(hào)的峰均功率比(PAPR)獲得顯著下降,從而提高了CO-OFDM技術(shù)應(yīng)用于長(zhǎng)途光纖通信系統(tǒng)中的光纖非線性容限。仿真結(jié)果表明,與傳統(tǒng)CO-OFDM系統(tǒng)相比,恒包絡(luò)CO-OFDM系統(tǒng)在具有不同色散管理的標(biāo)準(zhǔn)SMF(SSMF)鏈路中的系統(tǒng)最大發(fā)射光功率獲得顯著提高。5.提出一種基于DSP和RF導(dǎo)頻的聯(lián)合光纖非線性相位噪聲補(bǔ)償方法,用以降低CO-OFDM系統(tǒng)應(yīng)用于升級(jí)采用非歸零-通斷鍵控(NRZ-OOK)調(diào)制技術(shù)的WDM系統(tǒng)時(shí)所面臨的極為嚴(yán)重的非線性相位噪聲影響。仿真結(jié)果表明,該方法能有效補(bǔ)償信道內(nèi)自相位調(diào)制(SPM)和鄰近NRZ-OOK信道產(chǎn)生的交叉相位調(diào)制(XPM)效應(yīng)導(dǎo)致的非線性損傷。此外,通過(guò)仿真研究了光纖非線性效應(yīng)對(duì)112Gb/s PDM-CO-OFDM系統(tǒng)帶內(nèi)串話光信噪比(OSNR)代價(jià)的影響。該研究為工作在非線性區(qū)域的CO-OFDM系統(tǒng)應(yīng)用于100G全光網(wǎng)絡(luò)提供了系統(tǒng)OSNR預(yù)算參考。6.提出利用雙臂馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)作為光梳生成器實(shí)現(xiàn)多帶CO-OFDM傳輸?shù)姆椒?在仿真中驗(yàn)證了包含16個(gè)PDM OFDM頻帶的1Tb/s CO-OFDM系統(tǒng),并對(duì)傳輸性能進(jìn)行分析。進(jìn)而證實(shí)了采用雙臂MZM光梳生成器實(shí)現(xiàn)寬帶CO-OFDM傳輸?shù)目尚行�。此�?分析了基于重疊頻域均衡(OFDE)的低循環(huán)前綴(CP)開銷CO-OFDM系統(tǒng)中OFDM接收機(jī)對(duì)重疊點(diǎn)數(shù)的要求,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究重疊點(diǎn)數(shù)對(duì)系統(tǒng)傳輸性能的影響,進(jìn)而利用合理的重疊點(diǎn)數(shù)設(shè)計(jì)成功實(shí)現(xiàn)80.4Gb/s低CP開銷的CO-OFDM信號(hào)在無(wú)色散補(bǔ)償SSMF中傳輸5440km。
【關(guān)鍵詞】：光正交頻分復(fù)用 強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè) 數(shù)字相干檢測(cè) 直接調(diào)制垂直腔面發(fā)射激光器 自注入半導(dǎo)體光放大器 光纖非線性
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.53;TN929.11
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-16
• 第一章 緒論16-30
• 1.1 引言16-18
• 1.2 OFDM技術(shù)及其在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用18-22
• 1.2.1 OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)19-21
• 1.2.2 OFDM技術(shù)在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用21-22
• 1.3 光OFDM技術(shù)在光纖通信系統(tǒng)中的研究背景22-27
• 1.3.1 數(shù)據(jù)中心光互連中應(yīng)用IMDD-OOFDM技術(shù)的研究背景24-25
• 1.3.2 IMDD-OOFDM技術(shù)在自注入RSOA光接入網(wǎng)中的研究背景25
• 1.3.3 降低長(zhǎng)途CO-OFDM系統(tǒng)中光纖非線性損傷的研究背景25-26
• 1.3.4 多帶與低CP開銷CO-OFDM系統(tǒng)在長(zhǎng)途光傳輸中的研究背景26-27
• 1.4 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排27-30
• 第二章 利用低成本DM-VCSEL的雙帶IMDD-OOFDM系統(tǒng)研究30-50
• 2.1 OFDM技術(shù)的基本原理30-33
• 2.2 IMDD-OOFDM系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)33-36
• 2.3 利用DM-VCSEL的雙帶IMDD-OOFDM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)36-40
• 2.4 利用DM-VCSEL的雙帶IMDD-OOFDM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電參數(shù)優(yōu)化40-44
• 2.4.1 VCSEL偏置電流優(yōu)化40-41
• 2.4.2 最佳的雙帶OFDM電信號(hào)特性41-44
• 2.5 利用DM-VCSEL的雙帶IMDD-OOFDM系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析44-49
• 2.5.1 傳輸性能結(jié)果與分析44-47
• 2.5.2 傳輸容量魯棒性分析47-49
• 2.6 本章小結(jié)49-50
• 第三章 基于自注入RSOA的IMDD-OOFDM系統(tǒng)研究50-72
• 3.1 基于雙RSOA自注入的實(shí)時(shí)OOFDM發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)50-54
• 3.1.1 雙RSOA自注入結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)51-52
• 3.1.2 基于雙RSOA自注入的實(shí)時(shí)OOFDM發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)52-54
• 3.2 基于雙RSOA自注入的實(shí)時(shí)OOFDM發(fā)射機(jī)動(dòng)態(tài)性能特性54-58
• 3.3 基于雙RSOA自注入的IMDD-OOFDM系統(tǒng)傳輸實(shí)驗(yàn)58-63
• 3.3.1 傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)置58-59
• 3.3.2 傳輸性能結(jié)果與分析59-63
• 3.4 腔內(nèi)色散對(duì)基于自注入RSOA的IMDD-OOFDM系統(tǒng)性能的影響63-71
• 3.4.1 具有不同腔內(nèi)色散的自注入光纖腔實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)置63-65
• 3.4.2 腔內(nèi)色散對(duì)輸出光譜特性的影響65-66
• 3.4.3 腔內(nèi)色散對(duì)光信號(hào)RIN的影響66-68
• 3.4.4 腔內(nèi)色散對(duì)系統(tǒng)傳輸性能的影響68-71
• 3.5 本章小結(jié)71-72
• 第四章 降低CO-OFDM系統(tǒng)中光纖非線性相位噪聲影響的研究72-100
• 4.1 CO-OFDM系統(tǒng)的基本原理與光纖非線性損傷72-78
• 4.1.1 CO-OFDM系統(tǒng)的基本原理72-77
• 4.1.2 CO-OFDM系統(tǒng)的光纖非線性損傷77-78
• 4.2 基于CE調(diào)制提高CO-OFDM系統(tǒng)非線性容限的方法78-87
• 4.2.1 CE-CO-OFDM系統(tǒng)原理與實(shí)現(xiàn)79-81
• 4.2.2 CE-CO-OFDM系統(tǒng)仿真設(shè)置81-83
• 4.2.3 CE-CO-OFDM系統(tǒng)性能分析83-87
• 4.3 基于DSP和RF導(dǎo)頻的聯(lián)合CO-OFDM系統(tǒng)非線性補(bǔ)償方法87-94
• 4.3.1 基于DSP和RF導(dǎo)頻的聯(lián)合非線性補(bǔ)償方法原理與實(shí)現(xiàn)87-89
• 4.3.2 基于DSP和RF導(dǎo)頻的聯(lián)合非線性補(bǔ)償方法仿真分析89-94
• 4.4 光纖非線性效應(yīng)對(duì)CO-OFDM系統(tǒng)帶內(nèi)串話的影響94-99
• 4.4.1 WSS導(dǎo)致的CO-OFDM系統(tǒng)帶內(nèi)串話94-95
• 4.4.2 非線性效應(yīng)對(duì)CO-OFDM系統(tǒng)帶內(nèi)串話影響的仿真分析95-99
• 4.5 本章小結(jié)99-100
• 第五章 利用光梳的多帶與低CP開銷CO-OFDM系統(tǒng)研究100-117
• 5.1 利用光梳的多帶CO-OFDM系統(tǒng)基本原理100-102
• 5.2 雙臂MZM光梳生成器的設(shè)計(jì)與性能分析102-106
• 5.2.1 雙臂MZM產(chǎn)生平坦光梳的基本原理與條件102-104
• 5.2.2 雙臂MZM光梳生成器的性能仿真分析104-106
• 5.3 利用雙臂MZM光梳生成器的多帶CO-OFDM系統(tǒng)106-110
• 5.3.1 利用雙臂MZM光梳生成器的多帶CO-OFDM系統(tǒng)仿真設(shè)置106-107
• 5.3.2 利用雙臂MZM光梳生成器的多帶CO-OFDM系統(tǒng)性能分析107-110
• 5.4 重疊點(diǎn)數(shù)對(duì)基于OFDE的低CP開銷CO-OFDM系統(tǒng)的影響110-115
• 5.4.1 OFDE的基本原理與設(shè)計(jì)要求110-112
• 5.4.2 基于OFDE的低CP開銷CO-OFDM系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)置112-113
• 5.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與性能分析113-115
• 5.5 本章小結(jié)115-117
• 第六章 總結(jié)與展望117-120
• 6.1 論文總結(jié)117-119
• 6.2 未來(lái)工作的展望119-120
• 致謝120-121
• 參考文獻(xiàn)121-137
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的成果137-139

  本文關(guān)鍵詞：光OFDM技術(shù)在短距離和長(zhǎng)途光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：269984