全光2R再生器的功率转移特性研究

摘要

光纤通信系统中在光域实现劣化信号再整形和再放大功能的过程称为全光2R再生（2R，Reshaping andRe-amplification），被认为是未来高速全光网络的一项重要技术。而全光再生中反应信号输入输出关系的“S”型功率转移函数（PTF，Power Transfer Function）是用来表征信号再生效果的一个重要方法。本文按照从理论分析到软件仿真验证的流程，对全光2R再生器的功率转移特性进行了深入的研究，主要工作内容如下：
　　1.在各向同性高非线性光纤中同时考虑光纤损耗和泵浦消耗对单泵浦四波混频参量过程的影响，得到了导波光之间功率转化关系所满足的椭圆方程，计算结果与 OptiSystem软件仿真的结果一致。利用该椭圆方程分析了基于四波混频的全光2R再生器的性能，研究表明，光纤损耗系数的增加不但会劣化再放大性能，还会分别减小和增加高低电平上的输入噪声容限。
　　2.基于输入/输出功率转移函数的线性化三段模型，考察了全光整形器性能的理论评价方法，通过构建一个光纤四波混频整形仿真系统，验证了这种方法的合理性。分析了高斯分布的输入信号对全光整形器输出性能的影响。根据输入信号特性，将功率转移函数曲线由低到高分为五个区域，当传号的均值落在第五区域时可获得较高的Q值和误码率性能的提升。最佳工作状态下，随着转移函数中间段斜率的增加，全光整形器输出信号Q值和误码率性能的提升会趋于饱和，但消光比有一个线性的增加。
　　3.对两种基于四波混频的全光幅度再生方案进行了比较，得到在数据泵浦调制的情形下，可以利用忽略泵浦消耗时的闲频光解析式来分析功率转移曲线的斜率SPTF，利用SPTF的解析式分析了其对信号光波长（色散）的依赖性，而通过增益带宽限制了SPTF的无限增长。信号光功率的增大不能改变 PTF,minS的大小，但在固定的波长处增大信号光的输入功率值是可以实现SPTF的优化。通过分析得到了PTF,maxS的取值会随着光纤长度的增大而变大。而 PTF,maxS的取值随着光纤色散斜率的增大只有小幅度的增长，而且随着光纤长度的变大，这种增长趋势逐渐变得相对越明显。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2全光再生的研究背景

1.3全光再生技术的研究现状

1.4基于光纤中四波混频的全光再生

1.5本文的研究内容及创新点

第二章 光纤损耗对泵浦消耗光纤参量过程的影响分析

2.1引言

2.2全光信号幅度整形原理

2.3光纤参量过程的解析分析

2.4理论结果分析

2.5光纤损耗对参量转移特性的影响分析

2.6 本章小结

第三章 基于功率转移函数的全光整形器性能评估

3.1引言

3.2全光2R再生器模型及性能评估方法

3.3 OptiSystem软件仿真全光整形系统

3.4全光整形器的输入特性研究

3.5 本章小结

第四章 全光2R再生器的性能优化研究

4.1引言

4.2基于光纤简并四波混频的全光再生PTF计算

4.3 Data-pump调制的FWM再生器SPTF分析

4.4全光再生系统的仿真以及SPTF优化

4.5本章小结

第五章 结束语

5.1本文工作总结

5.2展望

致谢

参考文献

个人简历

读硕期间取得的研究成果