基于SOA的可调谐色度色散补偿的理论分析和实验研究

摘要

随着光纤通信数据量的增加，色散的影响逐步增大，成为影响信号传输质量的一个重要因素。且由于高速光纤通信系统的色散容限很低，静态色散补偿后在传输线路中还存在一定量的残余色散，这些色散值的存在仍然会影响系统的通信质量，因此可调谐色散补偿技术已成为40Gbit/s或者更高速率的光纤系统的一项关键技术。本文在实验室原有的色散补偿技术基础上，基于SOA器件的非线性效应提出对40Gbit/s通信系统进行可调谐色散补偿的方案，并分析了基于SOA的SPM和XPM的可调谐色散补偿的理论，利用Optisystem软件仿真分析了40G系统中各个参数对补偿结果的影响，最后在40Gbit/s系统中进行了基于SOA的XPM的连续可调谐色散补偿的实验，实现了小范围高精度的连续色散补偿。
　　围绕这一主要内容，所做的主要工作如下：
　　1.分析了几种传统的可调谐色散补偿技术，主要包括光域可调谐色散补偿技术、电域可调谐色散补偿技术和采用新型的光信号调制格式。研究了色散的基本理论及其对光纤通信系统的影响，通过推导光信号在光纤中的传输方程，得出群速度色散方程，从而在理论上得出色散对光脉冲的波形和频谱的影响情况，并仿真分析光脉冲受不同累积色散时的波形和频谱的变化情况。
　　2.针对色散补偿的关键器件半导体光放大器，分析了SOA的载流子方程和增益方程，进而得出SOA的传输函数。根据传输函数，利用通信系统仿真软件Optisystem仿真分析单个光脉冲和光脉冲序列经过SOA传输后的传输特性，并且分析不同入射光脉冲功率和不同注入电流情况下SOA引入啁啾的情况。
　　3.基于SOA中的自相位调制效应和交叉相位调制效应，进行了计算机的仿真实验，研究内容包括：在不同参数情况下，SOA引入啁啾量的变化情况。各个参数包括信号光与时钟光之间的延时、时钟光的光功率以及的注入电流。通过改变引入系统的累积色散量，给出了当系统的传输速率为40Gbit/s和100Gbit/s情况下，色散补偿前后的眼图情况。
　　4.在仿真实验的基础上，搭建了40Gbit/s系统中基于SOA的交叉相位调制效应的可调谐色散补偿实验系统，利用示波器测量补偿前后眼图的信噪比及利用误码仪测量系统补偿前后的误码率，来测试系统的性能。

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第一章 绪 论

1.1光纤通信系统中可调谐色散补偿的重要性

1.2光纤通信系统对可调谐色度色散补偿技术的要求

1.3色散补偿技术的研究现状

1.4本文主要工作内容

第二章 基于SOA的可调谐色散补偿的理论分析

2.1色散理论

2.2半导体光放大器(SOA)的理论分析及其特性研究

2.3基于SOA的非线性效应可调谐补偿色散的原理分析

2.4 本章小结

第三章 基于SOA的可调谐CD补偿的仿真实验分析

3.1基于SOA的非线性效应的仿真实验

3.2基于SOA的非线性效应的仿真实验参数分析

3.3仿真实验的补偿效果

3.4本章小结

第四章 基于SOA的非线性效应的可调谐色散补偿的实验研究

4.1连续可调谐色散补偿系统组成

4.2连续可调谐色散补偿实验

4.3连续可调谐色散补偿系统测试

4.2本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢