高阶光调制信号生成中的偏置电压控制技术研究

摘要

近年来随着互联网数据业务的迅猛增长，同时在线视频、高清电视等新型业务的发展，终端用户对带宽的需求显著增加，导致骨干网的流量呈现爆炸式的增长，对骨干光传输系统的容量要求更为苛刻。而高阶调制码型由于具有频谱利用率高，能提高光纤系统的非线性容限，提高色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)的容限，以及降低成本等优势，已经广泛应用于下一代超高速光纤通信系统中。
　　本文主要研究基于 IQ光调制器的正交相移键控(QPSK)和十六进制正交幅度键控(16-QAM)光发射机中多偏置电压的反馈控制性能。首先，研究了现有的多种偏置控制方法，包括监测平均输出光功率及其方差，分析非对称抖动信号，反馈光功率以及射频功率谱等方法。其中，监测平均光功率法结构简单，应用最为广泛；其次，基于监测平均光功率法，着重分析了光发射机内部两个马赫-曾德调制器(MZM)的偏置电压与马赫-曾德干涉仪(MZI)的偏置电压之间的协同控制问题，以及以光发射机的平均输出光功率作为反馈控制两个MZMs偏置电压的监测信号所面临的多极值问题。最后，为了验证上述理论分析的正确性，搭建了QPSK以及16-QAM光信号发射机，并设计了实验验证系统：采用分布反馈式激光器(Agilent hp8164A)，IQ光调制器(JDSU10G DPMZ)以及泰克公司的任意函数发生器(AFG3102)组成高阶调制信号的发射端；采用光功率计(Agilent hp8163A)进行光功率输出，利用LabVIEW软件控制偏置电压并进行数据采集，将实验结果与理论仿真进行对比验证。
　　结果表明，在基于 IQ光调制器的QPSK和16-QAM光发射机中，当MZMs偏置电压处于传输曲线的最低点时，监测的平均输出光功率均为极值，且不受MZI偏置电压的影响；并且分析发现，合适的驱动信号幅度可保证两个MZMs偏置电压的反馈控制过程中不存在多局部极值问题。此研究结果对保证高阶调制信号输出的鲁棒性具有很好的借鉴意义。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题的创新及预期达到的目标

1.4 本课题主要研究内容

第2章 高阶光调制技术

2.1 引言

2.2 光调制技术

2.3常见调制码型

2.4 QPSK及16-QAM调制方式分析

2.5 本章小结

第3章 QPSK光调制器偏置电压的自动反馈控制研究

3.1 引言

3.2 QPSK光发射机及偏置控制方案

3.3 反馈控制独立性分析

3.4 多极值问题分析

3.5 实验结果

3.6 本章小结

第4章 16-QAM光调制器多偏置电压反馈控制研究

4.1 引言

4.2 16-QAM光发射机及偏置控制方案

4.3 16-QAM多偏置电压协同控制分析

4.4 多极值问题及控制性能分析

4.5 实验结果

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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