全光碼型轉(zhuǎn)換的研究.pdf

1、未來的高速大容量光通信網(wǎng)絡(luò)將會融合密集波分復(fù)用（DWDM）和光時(shí)分復(fù)用（OTDM）技術(shù)，由于在不同網(wǎng)絡(luò)中適合采用不同的調(diào)制格式，因此在網(wǎng)絡(luò)之間的接口處，需要有全光碼型轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)不同調(diào)制格式之間的轉(zhuǎn)換。另外，為了進(jìn)一步提高光通信系統(tǒng)的傳輸容量，許多新的、具有高光譜效率的調(diào)制格式相繼出現(xiàn)，如何實(shí)現(xiàn)這些新型調(diào)制格式的產(chǎn)生、解調(diào)和相互之間的轉(zhuǎn)換，也是值得深入研究的問題。
　　 論文在國家863 計(jì)劃和教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃支持下，利

2、用有源非線性器件——半導(dǎo)體光放大器（SOA）或者無源濾波器件系統(tǒng)全面地研究了各種碼型轉(zhuǎn)換功能，包括幅度調(diào)制格式（ASK/OOK）之間的轉(zhuǎn)換、相位調(diào)制格式（PSK）之間的轉(zhuǎn)換、OOk格式和PSK格式之間的轉(zhuǎn)換、多通道碼型轉(zhuǎn)換、多級調(diào)制格式之間的轉(zhuǎn)換等等。
　　 概況全文，主要研究成果和學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)有如下幾個(gè)方面：
　　 (1)分析了高速光纖傳輸系統(tǒng)中幾種主要調(diào)制格式的產(chǎn)生方法及理論基礎(chǔ)，并比較了它們的時(shí)域及頻域特性。針對不同調(diào)

3、制格式頻域特性的不同，分析了利用非線性光學(xué)器件結(jié)合不同類型光學(xué)濾波器實(shí)現(xiàn)各種碼型轉(zhuǎn)換的可能性，為基于這些器件實(shí)現(xiàn)各種碼型轉(zhuǎn)換功能打下了理論基礎(chǔ)。
　　 (2)系統(tǒng)深入研究了不同OOK 格式之間的轉(zhuǎn)換。首次在SOA 環(huán)鏡的理論分析模型中考慮了偏振效應(yīng)，并基于此模型很好解釋了非歸零碼（NRZ）到偽歸零碼（PRZ）的轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)中碼型效應(yīng)得到改善的機(jī)理。其次，基于自制的光纖型延時(shí)干涉儀（DI）方案、SOA 串接濾波器方案及單個(gè)濾波器方案分

4、別實(shí)現(xiàn)了NRZ 到PRZ轉(zhuǎn)換。進(jìn)一步，在單個(gè)濾波器方案的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的NRZ時(shí)鐘恢復(fù)系統(tǒng)。接著，利用DI串接窄帶濾波器方案首次實(shí)現(xiàn)了任意占空比RZ 格式到NRZ 格式的轉(zhuǎn)換，將DI的梳狀濾波特性和窄帶濾波器相結(jié)合，能針對性地濾除不同占空比RZ信號的光譜中線狀分量，很好地實(shí)現(xiàn)不同占空比RZ信號到NRZ信號的轉(zhuǎn)換。最后，基于DI 串接濾波器方案進(jìn)一步提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型的載波抑制RZ（CSRZ）信號到兩路NRZ信號轉(zhuǎn)換的方案，通過

5、選擇合適梳狀譜間隔的DI，能在其兩個(gè)輸出端口分別得到從原始CSRZ 兩個(gè)載波處提取的NRZ信號。
　　 (3)系統(tǒng)深入研究了PSK 格式到OOK 格式的轉(zhuǎn)換，即PSK 格式的解調(diào)。首次提出了利用失諧濾波器方案分別對NRZ-DPSK和NRZ-DQPSK信號解調(diào)的方案，分析了解調(diào)過程中濾波器各項(xiàng)參數(shù)的容忍度；基于給定參數(shù)的濾波器，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了不同速率下的NRZ-DPSK和NRZ-DQPSK的解調(diào)。在DPSK信號解調(diào)的基礎(chǔ)上，首次實(shí)現(xiàn)了

6、NRZ-DPSK信號的時(shí)鐘恢復(fù)，還實(shí)現(xiàn)了一種新型的殘缺邊帶改進(jìn)的光雙二進(jìn)制（VSB-MDRZ）格式，并驗(yàn)證了其優(yōu)異的傳輸特性。
　　 (4)完整地研究了不同PSK 格式之間的轉(zhuǎn)換。在理論分析和數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，提出了一種實(shí)現(xiàn)NRZ-DPSK和RZ-DPSK之間相互轉(zhuǎn)換的方案。利用SOA-MZI作為非線性器件，實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了NRZ-DPSK 到RZ-BPSK的轉(zhuǎn)換。
　　 (5)理論和實(shí)驗(yàn)研究了波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)中的多通道

7、碼型轉(zhuǎn)換。首次提出并實(shí)現(xiàn)了多種針對多路信號并行進(jìn)行全光信號處理的解決方案，能同時(shí)對波分復(fù)用系統(tǒng)中的多通道幅度調(diào)制或相位調(diào)制信號進(jìn)行再生碼型轉(zhuǎn)換。利用單個(gè)SOA和DI，理論分析和實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了16×10Gb/s 密集波分復(fù)用（DWDM）通道NRZ 到RZ轉(zhuǎn)換過程，可以得到不同占空比的RZ信號，轉(zhuǎn)換前后信號的時(shí)間抖動性得到極大改善。還利用相位調(diào)制器（PM）實(shí)現(xiàn)了16×10Gb/s、8×20Gb/s 情況下的NRZ 到RZ 再生轉(zhuǎn)換，誤碼特性及消

8、光比改善顯示出轉(zhuǎn)換后信號質(zhì)量得到顯著再生。最后，提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型的NRZ-DPSK信號的WDM系統(tǒng)，無需附加的DPSK解調(diào)器，基于商用AWG就能實(shí)現(xiàn)10 到40Gb/s的多通道NRZ-DPSK信號的解調(diào)和解復(fù)用。
　　 (6)對多級調(diào)制格式的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換進(jìn)行了研究。在對已報(bào)道的多級幅度調(diào)制（M-ASK）、多級相位調(diào)制（M-PSK）、多級幅度和相位混合調(diào)制以及基于這些高級調(diào)制格式的不同復(fù)用技術(shù)進(jìn)行了一個(gè)完整的總結(jié)和比較的基礎(chǔ)上，