光学频率梳生成及其在WDM系统中应用研究

摘要

融合微波无线通信和光纤通信技术优势的微波光子学，可以实现微波信号的光学生成、处理、控制和传输，在下一代宽带无线通信和军事通信领域具有重要的应用前景。光学频率梳生成是微波光子学的关键技术之一，如何产生载波数目多、谱线间隔大、带外抑制比高、平坦度好以及稳定性高的光学频率梳是目前的研究热点。本文重点关注基于电光调制器的光学频率梳生成技术，并将其应用在WDM系统中。
　　本文在分析电光调制器的理论基础上，提出了两种基于强度调制器IM的新型光学频率梳生成方案。方案一基于两个级联的马赫–曾德尔强度调制器，通过设置射频信号幅值和直流偏置电压，实现3、5、9、15和25线的可调光学频率梳。方案二基于单个马赫–曾德尔强度调制器调制双音信号的结构，通过设置双音信号的幅值、频率和初始相位，并调节合适的直流偏置电压，实现单个IM产生9线平坦光学频率梳。分析和讨论了调制指数、直流偏置电压和初始相位等因素对这两种方案的光学频率梳平坦度的影响。鉴于光学频率梳的带宽受限于调制器的工作带宽，研究并提出两种扩展光学频率梳频谱的方案。方案一利用马赫–曾德尔强度调制器工作点不同，产生奇数阶或偶数阶光边带的原理，实现谱线间隔的扩展，最终产生了15线和20线光学频率梳。方案二设置双平行马赫–曾德尔调制器DPMZM的射频信号幅值和直流工作点，利用光载波抵消的思想，实现50线宽带光学频率梳的生成。分析和讨论了调制指数与所提方案光学频率梳性能的关系。利用VPI仿真软件和实际实验对上述方案进行了验证。最后，基于单个DPMZM产生5线光学频率梳作为光源，构建点到点WDM通信系统，利用VPI仿真实现单波10Gb/s数字信息经30千米标准单模光纤传输后，系统误码率BER较小。

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第一章 绪论

1.1 微波光子学概述

1.2 研究背景与意义

1.3 论文结构安排

第二章 基于电光调制器的光学频率梳生成原理

2.1 电光调制器原理及类型

2.2基于电光调制器的光梳生成方案概述

2.3 本章小结

第三章 基于强度调制器的光学频率梳生成方案

3.1级联IM产生可调光学频率梳

3.2单个IM调制双音信号产生平坦光梳

3.3 本章小结

第四章 基于频谱扩展的光学频率梳生成方案

4.1基于IM奇偶阶边带扩展频谱方案

4.2基于DPMZM抵消载波扩展频谱方案

4.3 本章小结

第五章 光学频率梳在WDM系统中应用研究

5.1 WDM通信系统概述

5.2基于DPMZM产生5线光梳的WDM系统设计

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介

1.基本情况

2.教育背景

3.攻读硕士学位期间的研究成果