基于光纤中四波混频的全光信号整形研究

摘要

全光3R再生，即信号再整形，再放大和再定时（3R，Reshaping, re-amplification and retiming），被认为是未来高速全光网络的一项重要技术。其中，幅度整形可实现信号消光比（ER, Extinction ratio）的提升和噪声的抑制。本文按照从理论分析，到仿真模拟，再到实验验证的流程，对利用高非线性光纤中的FWM效应来实现全光信号幅度整形的方案进行了深入的研究，主要内容如下：
　　1．通过对光纤中简并四波混频（Degenerate Four-wave mixing，DFWM）耦合波方程进行数值求解和分析，阐释了实现光纤中DFWM实现全光信号幅度整形的机理。研究表明，泵浦光与闲频光之间的能量交换关系是光纤长度的周期函数，变化周期随泵浦光功率的增大而减小。在此基础上，优化设计了一个全光信号幅度整形系统，并进行了系统仿真和实验验证。
　　2．提出了一种新的基于简并四波混频的双波长信道全光幅度整形方案，在该方案中，连续辅助光的偏振方向与两路正交偏振的高功率数据光呈45o夹角，从而来抑制非简并四波混频对全光幅度整形的影响。仿真表明，通过优化高非线性光纤的双折射值，非简并四波混频串扰可以得到较好的抑制，表明了双波长幅度整形的可行性。
　　3．设计了一种同时利用偏振复用，双向对传和时隙交织来实现八波长信道全光信号幅度整形的方案。仿真研究表明，该方案考虑偏振复用后，时隙交织原理中一个比特周期内，信道间的时延值为信号脉冲宽度的2~3倍可使串扰得到较好的抑制。最终结果表明，采用这种方案后，能够实现平均提升信号Q值17.5，ER值13.2dB。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2基于光纤FWM实现单波长全光信号幅度整形的研究现状

1.3基于光纤FWM实现多波长全光信号幅度整形的研究现状

1.4本文的主要研究内容

第二章 利用光纤中简并四波混频实现单波长全光信号幅度整形

2.1利用光纤中FWM进行全光信号幅度整形原理和设计

2.2系统性能仿真评估

2.3实验验证

2.4 本章小结

第三章 基于简并四波混频的偏振复用全光整形研究

3.1 FWM矢量理论分析

3.2全光整形系统串扰分析

3.3 NDFWM过程抑制

3.4 仿真结果

3.5 本章小结

第四章 四波长和八波长全光信号整形研究

4.1偏振复用+时分复用实现四波长全光信号幅度整形方案及仿真

4.2偏振复用+时分复用+双向对传实现8信号的再生结构和仿真结果

4.3本章小结

第五章 结束语

5.1本文工作总结

5.2不足与展望

致谢

参考文献

读硕期间取得的研究成果