光偏振編碼通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、光偏振編碼通信是拓展光纖信道帶寬的一種技術(shù)，也可應(yīng)用于全光信號(hào)處理，其碼元具有信息可擴(kuò)展性強(qiáng)、信道利用率高、保密性好等特點(diǎn)。在努力挖掘帶寬資源、追求光纖更大利用效率的當(dāng)代，光偏振編碼通信技術(shù)研究已成為維度復(fù)用和碼元編碼的主要研究方向。本學(xué)位論文在國(guó)家自然基金項(xiàng)目的資助下，針對(duì)光偏振編碼通信系統(tǒng)發(fā)射、傳輸和接收各部分中的一些關(guān)鍵問題開展深入的研究工作，以正交偏振調(diào)制為基礎(chǔ)提出一種雙極性光學(xué)編碼新方案，和雙極性序列的乘法器，采用穆勒四元數(shù)對(duì)

2、光纖器件進(jìn)行描述，討論了在PMF極端情況及SMF情況下，環(huán)境應(yīng)力對(duì)通信系統(tǒng)輸出偏振態(tài)的影響，提出一種差分的任意偏振態(tài)接收器結(jié)構(gòu)，提高了偏振態(tài)的接收性能，從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了所提出的新型PolSK OCDM系統(tǒng)。
　　本學(xué)位論文的主要工作有:
　　1、分析偏振調(diào)制編碼機(jī)制并對(duì)理論結(jié)論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。采用Stokes矢量描述分析偏振態(tài)調(diào)制的關(guān)鍵參數(shù)，以幅度調(diào)制和相位調(diào)制來實(shí)現(xiàn)任意線偏振態(tài)和任意橢圓偏振態(tài)的調(diào)制。詳細(xì)分析偏振主態(tài)的實(shí)驗(yàn)調(diào)整

3、方法，完成電控SOA、光控SOA和電控LiNbO3相位調(diào)制器的偏振調(diào)制實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)三種方式偏振態(tài)調(diào)制。
　　2、分析外界環(huán)境和光纖介質(zhì)對(duì)傳輸光信號(hào)偏振態(tài)的影響。引入四元數(shù)描述雙折射光纖，分析固有內(nèi)應(yīng)力雙折射和附加外應(yīng)力雙折射對(duì)光纖拍長(zhǎng)和雙折射軸的影響，對(duì)應(yīng)力大小變化和應(yīng)力方向變化對(duì)光纖輸出偏振態(tài)的影響進(jìn)行計(jì)算。利用固有雙折射很大的PMF對(duì)局部應(yīng)力大小和方向?qū)ζ駪B(tài)輸出的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并由PMF理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果推論到SMF的適用應(yīng)力

4、范圍。分析結(jié)論對(duì)于穩(wěn)定偏振態(tài)輸出的伺服矯正系統(tǒng)設(shè)計(jì)很有應(yīng)用價(jià)值。
　　3、完成以垂直正交偏振態(tài)為雙極性碼的偏振態(tài)編解碼實(shí)驗(yàn)。正交偏振態(tài)的接收系統(tǒng)用單路偏振分束器解調(diào)出正交的兩路光信號(hào)。任意偏振態(tài)接收系統(tǒng)，用一路分四路的方法，通過偏振控制器的調(diào)節(jié)，得到四個(gè)對(duì)應(yīng)Stokes矢量的光強(qiáng)值，即可解算出任意偏振態(tài)。以任意偏振態(tài)接收系統(tǒng)為基礎(chǔ)，提出了差分的偏振態(tài)接收系統(tǒng)。
　　4、將正交的線偏振態(tài)和偏振傳輸矩陣抽象為乘法運(yùn)算中的輸入變量

5、，由輸入輸出偏振態(tài)導(dǎo)出雙極性碼對(duì)應(yīng)的米勒矩陣，并通過電流控制的SOA偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了以垂直正交偏振態(tài)描述的雙極性碼乘法。
　　5、實(shí)現(xiàn)了基于偏振編碼的碼分多址實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在光信號(hào)處理上實(shí)現(xiàn)雙極性乘法器的基礎(chǔ)上，將正交的偏振態(tài)編碼為雙極性用戶碼，實(shí)現(xiàn)了光碼分多址系統(tǒng)的編碼器。以同樣的雙極性乘法器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了光學(xué)相關(guān)器，以低通濾波器代替積分器，最終恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)的波形，實(shí)現(xiàn)了碼分多址系統(tǒng)的解碼器。最終，實(shí)現(xiàn)了基于偏振編碼的碼分多址實(shí)驗(yàn)

6、系統(tǒng)。
　　所取得的創(chuàng)新成果主要有:
　　1、提出一種對(duì)于雙極性全光信號(hào)處理的新方式。以垂直正交偏振態(tài)對(duì)應(yīng)為雙極性碼中的“+1”和“-1”，提出了基于正交偏振態(tài)的光信號(hào)處理領(lǐng)域雙極性編碼方式。將正交的線偏振態(tài)和偏振傳輸矩陣抽象為乘法運(yùn)算中的輸入變量，由輸入輸出偏振態(tài)導(dǎo)出雙極性碼對(duì)應(yīng)的米勒矩陣M(+1)、M(-1)。并通過電流控制的SOA偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了以垂直正交偏振態(tài)描述的雙極性碼乘法。
　　2、將正交偏振鍵控調(diào)制

7、機(jī)制引入非相干時(shí)域OCDM編解碼系統(tǒng)，提出一種新型OCDM編解碼系統(tǒng)，拓展了OCDM編解碼機(jī)制。
　　3、以正交偏振調(diào)制的雙極性乘法器為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)雙極性序列的乘法運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了偏振鍵控光碼分復(fù)用的編解碼器。在解碼器部分，不僅解決了本地地址碼和到達(dá)信號(hào)同步的問題，同時(shí)用低通濾波器替代積分器，實(shí)現(xiàn)了原始用戶數(shù)據(jù)調(diào)制波形的恢復(fù)。
　　4、引入四元數(shù)，同時(shí)考慮光纖沿線的內(nèi)應(yīng)力雙折射和外應(yīng)力雙折射，簡(jiǎn)化了環(huán)境影響分析。得出光纖受力