基于光纖非線性效應(yīng)的全光信號(hào)處理技術(shù)研究.pdf

1、為適應(yīng)現(xiàn)代高速、大容量光纖傳輸要求，克服“電子瓶頸”，實(shí)現(xiàn)透明全光網(wǎng)絡(luò)，全光3R再生是關(guān)鍵技術(shù)之一。3R再生中時(shí)鐘恢復(fù)、延遲緩存、光判決是至關(guān)重要的三個(gè)環(huán)節(jié)。光纖具有飛秒量級(jí)非線性響應(yīng)速度，是目前全光高速信號(hào)處理的首選非線性介質(zhì)。光纖布拉格光柵體積小、易于制作集成化功能模塊并且可直接用于光纖通信線路，其受控開關(guān)特性可用于全光判決，它的輸出延遲可調(diào)諧能用作調(diào)諧延遲線。但是，光纖非線性效應(yīng)存在偏振相關(guān)性。由于不同碼型信號(hào)包含的時(shí)鐘譜線強(qiáng)弱不

2、同，利用諧振機(jī)制進(jìn)行時(shí)鐘提取時(shí)會(huì)遇到碼型效應(yīng)問題。本文利用理論分析、數(shù)值計(jì)算與系統(tǒng)仿真方法，圍繞光纖布拉格光柵調(diào)諧延遲線和光判決、光纖非線性效應(yīng)偏振相關(guān)性、消除時(shí)鐘恢復(fù)碼型相關(guān)性四個(gè)方面進(jìn)行探索性研究。主要內(nèi)容為：
　　1、提出了基于半隱式龍格—庫塔法及簡單迭代數(shù)值求解光纖布拉格光柵非線性耦合模方程組的方法，極大地降低了計(jì)算的復(fù)雜性，簡化了計(jì)算程序并避免了數(shù)值計(jì)算發(fā)散；設(shè)計(jì)了仿真中的平滑技術(shù)，以縮短數(shù)值計(jì)算穩(wěn)定時(shí)間；搭建了光纖布拉

3、格光柵靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性的統(tǒng)一數(shù)值仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了全面仿真光纖布拉格光柵特性的目的。
　　2、研究了光纖布拉格光柵非線性延遲調(diào)諧特性和調(diào)諧中輸出功率抖動(dòng)特性。發(fā)現(xiàn)相移光纖光柵不適合窄脈沖延遲調(diào)諧應(yīng)用，在無相移切趾光纖光柵中存在工作波長、入射脈沖峰值功率、脈沖寬度和光柵長度的優(yōu)化組合。通過調(diào)整這些參數(shù)，能夠獲得脈沖不變形的最大延遲時(shí)間、實(shí)現(xiàn)無色散的調(diào)諧延遲、減小輸出功率抖動(dòng)。
　　3、研究了光纖布拉格光柵用于全光判決的定時(shí)抖動(dòng)和功

4、率抖動(dòng)特性。發(fā)現(xiàn)光柵切趾對(duì)透射譜旁瓣的抑制有利于減小因泵浦功率變化引起的輸出功率抖動(dòng)，隨泵浦波長與信號(hào)波長差增大，因信號(hào)功率變化引起的輸出信號(hào)定時(shí)抖動(dòng)將減小。
　　4、提出了通過級(jí)聯(lián) SPM功率均衡器與組合邏輯或門實(shí)現(xiàn)全光確定輸出光偏振態(tài)的方法，實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)偏振輸入歸零（RZ）信號(hào)輸出偏振方向確定、輸出功率均衡，解決了RZ信號(hào)在光纖非線性效應(yīng)全光處理中的偏振相關(guān)性問題。
　　5、設(shè)計(jì)了基于非線性光纖環(huán)形鏡（NOLM）的二光平信

5、號(hào)分離器和均衡器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)二光平信號(hào)按照高低功率水平進(jìn)行分離和二光平信號(hào)的功率均衡，消除了輸入脈沖基座，實(shí)現(xiàn)了輸出波長轉(zhuǎn)換。
　　6、提出了基于 NOLM的非歸零（NRZ）信號(hào)和歸零（RZ）信號(hào)時(shí)鐘倍頻方法。該方法利用NOLM“異或”運(yùn)算同時(shí)對(duì)連續(xù)探測波進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制和相位調(diào)制，產(chǎn)生具有π相位差的兩個(gè)脈沖序列，實(shí)現(xiàn)透射輸出光譜的載波抑制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘倍頻，并消除了時(shí)鐘倍頻中的碼型相關(guān)性。
　　7、提出了非歸零（NRZ）信號(hào)和歸