100Gb-s高速光信號(hào)的產(chǎn)生.pdf

1、隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和技術(shù)的推陳出新,各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)層出不窮,人們對(duì)信息的需求越來(lái)越大,這就要求通信系統(tǒng)的容量不斷提高。當(dāng)前的通信系統(tǒng)都使用密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)來(lái)增加通道數(shù),從而幾十上百倍的增大通信容量,同時(shí)也不斷提高單信道傳輸速率來(lái)增大總?cè)萘?。然而受電子速率瓶頸的限制,基于開(kāi)光鍵控(OOK)等普通調(diào)制格式產(chǎn)生40Gb/s及以上速率的信號(hào)是十分困難的,所以如何在現(xiàn)有電子速率下產(chǎn)生更高單信道傳輸速率的信號(hào)就顯得尤為重要。本論文就是在這

2、樣的背景下,在973項(xiàng)目——超快光譜變換與控制機(jī)制及多信道全光碼型變換芯片研究(2011CB301704)的支持下展開(kāi)研究,以產(chǎn)生單信道100Gb/s及以上速率的高速光信號(hào)為目標(biāo)。本論文的主要內(nèi)容和取得的成果如下:
　　(1)對(duì)產(chǎn)生高速信號(hào)的兩種主要方案——高階調(diào)制格式和光時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)(OTDM)進(jìn)行了分析,并對(duì)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。本論文也選擇用這兩種技術(shù)分別來(lái)產(chǎn)生100Gb/s及以上速率的信號(hào),其中高階調(diào)制格式選擇的是雙偏-四相

3、相移鍵控(DP-QPSK),OTDM系統(tǒng)的信號(hào)源則來(lái)自于脈沖壓縮得到的超短脈沖。
　　(2)分析了DP-QPSK信號(hào)的產(chǎn)生方案,并綜合考慮實(shí)驗(yàn)室具體要求和現(xiàn)有條件,選取分離器件的實(shí)現(xiàn)方式。對(duì)實(shí)現(xiàn)方案中的IQ調(diào)制器、電數(shù)據(jù)放大器和直流偏置自動(dòng)控制電路等核心部分的工作原理和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了分析。最后成功完成了系統(tǒng)的搭建,得到了100Gb/sDP-QPSK信號(hào),且將該系統(tǒng)制作成即插即用的儀器模塊。
　　(3)在理論上研究了多種現(xiàn)有的

4、脈沖壓縮技術(shù),如啁啾脈沖壓縮、孤子效應(yīng)壓縮、絕熱孤子壓縮、預(yù)啁啾脈沖壓縮等,并基于MATLAB建立了完整的數(shù)學(xué)模型,數(shù)值模擬了不同的實(shí)現(xiàn)方案。并簡(jiǎn)要分析了脈沖壓縮的后續(xù)處理技術(shù)——底座抑制或移除技術(shù)。
　　(4)在對(duì)各類(lèi)脈沖壓縮技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)驗(yàn)室需求和所具備的條件,對(duì)已有技術(shù)進(jìn)行整合和參數(shù)優(yōu)化,提出了一種脈沖壓縮系統(tǒng)。對(duì)該系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了分析,并通過(guò)MATLAB和OPTISYSTEM建模來(lái)進(jìn)行理論驗(yàn)證。成功

5、搭建出該系統(tǒng),并得到了脈寬僅為0.98ps的超短脈沖,且從理論上對(duì)進(jìn)一步提升壓縮效果減小脈沖脈寬的方案進(jìn)行了分析,還在一定程度上通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了可行性驗(yàn)證。通過(guò)理論模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,找到了該系統(tǒng)寬達(dá)70nm的波長(zhǎng)相對(duì)不敏感區(qū)域,成功地將該壓縮系統(tǒng)推廣到多波長(zhǎng)脈沖同時(shí)壓縮,并在實(shí)驗(yàn)中同時(shí)得到了四路脈寬分別為2.8ps、2.9ps、2.6ps和2ps的短脈沖。最后利用我們得到的短脈沖實(shí)現(xiàn)了光時(shí)分復(fù)用系統(tǒng),得到了重復(fù)頻率高達(dá)160GHz的光時(shí)鐘信