基于光梳的奈奎斯特脈沖信號(hào)生成技術(shù)研究.pdf

1、微波光子學(xué)是融合了微波技術(shù)與光學(xué)技術(shù)的新型交叉學(xué)科，近幾十年發(fā)展尤為迅速，其應(yīng)用涉及到微波和光學(xué)領(lǐng)域的各個(gè)方面。光奈奎斯特脈沖是微波光子學(xué)信號(hào)生成中的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來(lái)，作為互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)基礎(chǔ)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)面臨的壓力越來(lái)越大，擴(kuò)容措施刻不容緩。通常人們采用增加信道帶寬的辦法，但是頻率資源是有限的，因此人們開(kāi)始研究如何提高頻譜利用效率。理論上奈奎斯特信號(hào)具有最小的信號(hào)帶寬，但是受到電子器件帶寬及采樣速率的限制，在電域很

2、難產(chǎn)生高速信號(hào)，而全光奈奎斯特信號(hào)既能實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)產(chǎn)生，又能提高頻譜效率，具有極大的應(yīng)用前景。此外，該脈沖在全光信號(hào)處理，光譜學(xué)，光存儲(chǔ)等方面也有著重要的應(yīng)用，所以引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。
　　生成光奈奎斯特脈沖信號(hào)的方法有多種，一些側(cè)重于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單與靈活，一些側(cè)重于生成的脈沖的參數(shù)及質(zhì)量。本文主要研究的是基于傅里葉變換的時(shí)頻二元性的Sinc型光奈奎斯特的直接生成方法。首先使用電光調(diào)制器生成具有窄線(xiàn)寬、振幅相等、相位呈線(xiàn)性

3、變化的均勻光學(xué)頻率梳，也稱(chēng)為光梳，經(jīng)時(shí)頻變換后，在時(shí)域直接生成序列Sinc型光奈奎斯特脈沖，簡(jiǎn)記為Sinc脈沖。
　　本文首先研究了使用單個(gè)強(qiáng)度調(diào)制器（IM），單個(gè)雙平行馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器（DPMZM），兩個(gè)級(jí)聯(lián)IM，兩個(gè)級(jí)聯(lián)DPMZM的方案，分別生成了滿(mǎn)足條件的3線(xiàn)、5線(xiàn)、9線(xiàn)、25線(xiàn)不同頻率間隔的光梳，經(jīng)過(guò)時(shí)頻變換后生成Sinc型光脈沖。并分析了級(jí)聯(lián)調(diào)制器時(shí)，其參數(shù)設(shè)置應(yīng)該滿(mǎn)足的條件。在此基礎(chǔ)上提出了使用DPMZM與IM生成Si

4、n脈沖的方案，其頻域生成的是滿(mǎn)足上述條件的15線(xiàn)光梳，通過(guò)改變輸入射頻頻率可以改變生成Sinc脈沖的重復(fù)速率及過(guò)零脈寬。并對(duì)這些方案進(jìn)行了公式推導(dǎo)與VPI軟件仿真驗(yàn)證，最后使用Matlab軟件對(duì)比在歸一化的頻率下，不同的光梳線(xiàn)對(duì)應(yīng)的Sinc脈沖。
　　本文還研究了Sagnac環(huán)效應(yīng)，利用該效應(yīng)，提出了在Sagnac環(huán)中加入IM，形成S-IM方案，生成了5線(xiàn)光梳的Sinc型光奈奎斯特脈沖方案。然后利用級(jí)聯(lián)調(diào)制原理結(jié)合S-IM環(huán)設(shè)計(jì)了