全光再生器动态转移特性研究

摘要

光纤通信长距离传输会引起信号劣化，全光再生技术可以灵活的实现光信号再生。以时钟泵浦方案为例，针对放大自发辐射（Amplified Spontaneous Emission， ASE）噪声引起的信号劣化情形，分析了四波混频（Four-Wave Mixing，FWM）光纤再生器静态和动态功率转移函数（Power Transfer Function，PTF）以及Q因子转移函数（Q factor Tranfer Function，QTF）三者之间的差异，重点研究了全光再生器动态PTF和QTF特性。本文主要内容及创新点如下： 1.通过仿真与实验分析了消光比（Extinction Ratio，ER）对动态PTF曲线的影响。研究了静态PTF和动态PTF饱和点的差异性，并且使用ER建立了静态PTF和动态PTF的联系。研究表明，在给定光纤配置条件下，当输入信号ER大于16dBm时，静态和动态PTF的 i satnP 一致，可以使用静态时为动态PTF转移曲线提供指导。 2. 针对ASE噪声引起的信号劣化情形，分析了时钟泵浦FWM光纤再生器的动态功率转移函数以与 Q 因子转移函数两者之间的差异。研究表明，在给定波长配置和光纤参数下，PTF输出饱和点和QTF最佳工作点所对应的输入光功率相差1dB，且与泵浦光功率基本无关。该结论指出，通过测量动态PTF曲线可以获得最佳工作点的信息。 3. 基于时钟泵浦再生器提出了一种自适应装置，由带宽可调滤波单元、自动增益控制（AGC）光放大单元、信号处理/控制单元和光整形单元组成。全光再生器的工作状态主要取决于光判决们的阈值或非线性单元的最佳工作点，输入劣化信号特性与最佳工作点的匹配至关重要。该装置能够根据输入信号中ASE噪声的劣化特性自动调节到最佳工作状态，在光网络中具有即插即用的优点。 4. 提出了一种优化全光再生器的方法，通过搭建全光再生系统，利用光接收机的光电转换功能并借助QTF曲线优化设计全光2R再生器并使其工作在最佳状态。研究表明，当全光再生器的波长设置和光纤参数确定后，其 Q值提升性能与泵浦功率、输入信号功率以及输入劣化信号Q值密切相关。当输入劣化信号Q值为13.19dB时，时钟泵浦光纤再生器可使光信号Q值提升2.58dB、光接收机灵敏度改善4.2 dB。

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