利用DFB激光器自脉动实现时钟恢复的研究

摘要

在光纤通信系统中，光信号的传输会受到光纤的色散、非线性效应以及放火器的自发辐射噪声等不利因素的影响，造成光脉冲信号的衰减和畸变，引起误码率的增高，限制了通信距离。因此，需要对光信号进行再生。在目前的传输系统里，都是将传输的光信号转换成电信号，在电域里进行再生。由于电子器件本身的物理极限，随着传输速率的提高，这种再生方式成了传输速率的瓶颈。全光3R再生(再定时、再整形、再放大)是全光通信网的核心技术之一，其中时钟恢复是再整形的基础。时钟恢复输出的时钟脉冲须具有高速、低相位噪声、高灵敏度、偏振不敏感和稳定的特点。 论文首先介绍了3R再生的研究背景和研究现状，分析了全光3R再生的基本原理，接着分析了3R再生中所使用的几种时钟恢复方法，并对其优缺点进行了比较，然后对半导体激光器自脉动产生的机理进行了分析和研究。 论文重点对利用DFB激光器的自脉动来实现全光3R的时钟恢复的方法进行了分析，利用电路模型仿真DFB激光器的自脉动，先通过方程推导来建立模型，接着讨论模型参数对自脉动光功率和频率的影响。 最后，通过建立3R系统模型，把利用DFB激光器自脉动提取的光时钟信号应用到其中，仿真结果表明利用DFB激光器自脉动实现时钟恢复有很大的应用潜力，并对以后的研究方向进行了讨论。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2数字通信传输系统的时钟简介

1.3全光3R再生的原理

1.4国内外全光3R再生器的研究现状

1.5论文的研究重点和内容安排

第二章 应用于全光3R再生器中的时钟恢复技术

2.1利用光纤锁模激光器进行时钟恢复

2.2利用自脉动激光二极管SPLD实现时钟恢复

2.3利用DBR激光器进行时钟恢复

2.4利用多区DFB激光器实现时钟恢复

2.4.1双区DFB激光器件的自脉动

2.4.2多区DFB激光器的自脉动

2.5利用光锁相环技术进行时钟恢复

2.6性能比较

第三章 DFB激光器自脉动产生的机理

3.1光学双稳性

3.2半导体激光器的自脉动

3.3 DFB激光器的自脉动

3.3.1色散自Q开关理沦

3.3.2拍型谐振理论

第四章 DFB激光器结构参数对自脉动的影响

4.1半导体激光器结构类型

4.2半导体激光器CAD技术

4.3半导体激光器模拟计算的困难

4.4 PSpice简介

4.5模型推导

4.5.1速率方程

4.5.2光子寿命与端面出射光功率

4.5.3电路模型

4.6自脉动仿真

4.7仿真结果分析

第五章 DFB激光器自脉动在全光3R再生中的应用

5.1 Optisystem简介

5.2 3R系统结构分析

5.3时钟提取模块

5.4仿真结果分析

5.5结论

结束语

致谢

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