超高速光时分复用通信系统关键技术研究

摘要

该论文的研究工作,主要是围绕超高速OTDM通信系统的关键技术来开展的,在理论方面:较为全面的分析和总结了超高速OTDM通信系统的关键技术;对锁模半导体激光器的基础理论进行研究,并对其瞬态特性和阈值电流特性进行了数值模拟,建立了合理的锁模半导体激光器模型,为后续的实验工作提供了必要的理论指导;对多量子阱外腔混合锁模半导体激光器的噪声特性和啁啾特性进行了理论研究,通过数值计算和仿真分析,对实验中10GHz混合锁模半导体激光器进行了优化设计;对达到变换极限、高重复频率、多量子阱、外腔型、混合锁模半导体激光器(10GHz)的基础理论,进行了相关研究.在实验方面,课题组制作并调试了一套多量子阱外腔混合锁模半导体激光器的实验装置,能够实现具有脉宽窄(2.9ps)、频率啁啾小(ΔtΔu~0.43)、时间抖动性小(<0.6ps)、较小的饱和吸收能量(<1pJ)、超快的恢复时间(8ps)、高重复频率(10GHz)、可精确控制波长(1.55μm)、波长调谐范围大(35nm)、结构简单、集成度高、稳定性好、易于长期工作的超高速超短脉冲通信光源,取得了良好的实验效果.该论文的创新之处:1.在国内首次对多量子阱外腔混合锁模半导体激光器的噪声特性和啁啾特性进行了理论研究,通过数值模拟计算和仿真分析,对实验中混合锁模半导体激光器(10GHz)进行了优化设计;2.在国内首次制作并调试了一套多量子阱外腔混合锁模半导体激光器(10GHz)的实验装置,成功实现了接近带宽变换极限(~0.43)、高重复频率(10GHz)、窄脉宽(2.9ps)的超高速、超短脉冲通信光源,取得了良好的实验效果;3.在国内首次利用多量子阱混合锁模半导体激光器(10GHz)的实验装置,开展了超高速光时分复用OTDM技术(40GHz)的实验研究,获得了40Gbit/s的超高速、超短脉冲信号光源.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

绪论

第一章超高速光时分复用(OTDM)通信系统关键技术研究

1.1超高速光时分复用(OTDM)技术产生的背景

1.2超高速光时分复用光纤通信传输系统

1.3超高速光时分复用通信系统关键技术

1.3.1高重复率超短脉冲光源产生技术

1.3.2全光时分复用技术和解复用技术

1.3.3全光时钟提取技术和帧同步技术

1.3.4超高速光纤通信系统中色散补偿技术

1.3.5全光中继放大技术

1.3.6新型光纤技术

1.3.7小结

1.4本章小结

第二章超高速光时分复用通信系统中锁模半导体激光器的理论研究

2.1锁模半导体激光器概述

2.2锁模半导体激光器的结构

2.3锁模半导体激光器的结构分析

2.4锁模半导体激光器高重复频率锁模技术研究

2.5锁模半导体激光器理论研究

2.6锁模半导体激光器的应用

2.7本章小结

第三章多量子阱锁模半导体激光器的理论研究与仿真分析

3.1波长1.55 μ m多量子阱锁模半导体激光器的研究

3.1.1理论分析

3.1.2多量子阱锁模半导体激光器设计

3.2多量子阱锁模半导体激光器MLLDs的噪声理论研究与仿真分析

3.2.1多量子阱锁模半导体激光器的结构

3.2.2多量子阱锁模半导体激光器噪声理论分析

3.2.3多量子阱MLLDs腔内相位随载流子浓度变化的仿真分析

3.2.4多量子阱锁模半导体激光器噪声的有关参数

3.3多量子阱锁模半导体激光器的啁啾理论研究与仿真分析

3.3.1多量子阱被动锁模半导体激光器模型

3.3.2被动锁模蓝移啁啾脉冲仿真分析

3.3.3多量子阱被动锁模半导体激光器啁啾的有关参数

3.4本章小结

第四章超高速(10GHz)超短脉冲通信光源实验研究

4.1超高速超短脉冲通信光源的研究进展

4.2基于锁模半导体激光器的超高速全光信号处理技术分析

4.2.1基于锁模半导体激光器的超短光脉冲产生技术

4.2.2基于锁模半导体激光器的全光时钟提取技术

4.2.3基于锁模半导体激光器的超快光学门开关技术

4.2.4基于锁模半导体激光器的全光解复用技术

4.3 10GHz超高速锁模半导体激光器光源的实验研究

4.3.1 10GHz锁模半导体激光器的结构

4.3.2 10GHz锁模半导体激光器（MLLD）的实验装置

4.3.3 10GHz超高速锁模半导体激光器的实验结果与数据分析

4.4本章小结

第五章40Gbit/s超高速光时分复用传输系统通信光源的实验研究

5.1 40Gbit/s超高速数据通信技术概述

5.2 40Gbit/s超高速光时分复用脉冲信号实验装置

5.3 40Gbit/s超高速光时分复用信号数据分析

5.4实现40Gbit/s数据传输所面临的技术问题

5.5解决40Gbit/s光纤数据传输技术问题的方案

5.6本章小结

第六章总结与展望

6.1论文总结

6.2超高速光时分复用OTDM通信系统技术展望

参考文献

附录

攻读博士学位期间发表论文及攻读博士学位期间参加科研情况

致谢