基于多模光纤的光滤波器在载波恢复中的应用

摘要

常见的光滤波器按照其结构主要有利用光学薄膜干涉的滤波器，利用单模光纤、多模光纤、光栅等光纤器件级联形成的光纤型，以及基于波导结构中干涉形成的波导型。它们的主要原理都是对光的波长进行选择，但带宽越窄的滤波器对波长越敏感，因此使用时会受到很多限制。本实验室于2012年实现了一种全光积分器，具体通过透镜和多模光纤搭建系统在时域实现了1.5ns的积分区间，它的一个重要特点是对波长变化不是很敏感。由于其构成简单，组件便宜，因而性价比很高。在实验中发现，该积分器具有时域滤波的效果，其原理与上述滤波器均不同。而且，由于该滤波器采用时域滤波，对波长不是很敏感，因此可能会在不同情况下得到应用。本文在此基础上完成了对该滤波器频域理论的分析，并提出了基于该滤波器的光载波恢复，该技术能够用于将相位调制的光信号转换为强度调制，而不需要使用本振激光器，在本文中完成了相应的仿真。本文的主要工作内容为:
　　(1)介绍了理论背景后，本文按时域中积分区间不同，以方波型积分区间，三角波型积分区间和高斯波型积分区间为例，分别对其频域特性进行了理论分析，并求出了实际的3dB带宽，设计了相应的无限冲激响应滤波器和有限冲激响应滤波器。在多个积分区间的情况下，按是否为同种波形分为单种波形和多种波形的情况，对其分别做了理论分析。
　　(2)本文提出了基于时域滤波的光载波恢复的方法，该技术能够用于将相位调制的光信号转换为强度调制，而不需要使用本振激光器，降低了相干光通信中对激光器线宽和稳定性的要求，能够大幅降低相干光通信的成本。
　　(3)本文通过对不同积分区间的仿真，对比了载波提取恢复出来的信号对应眼图的Q factor，对本文提出的基于时域滤波的光载波恢复方法进行了验证。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1基于多模光纤的时域滤波器的研究背景和意义

1．2光滤波器的分类及应用

1．3光滤波器研究发展

1．4实验室研究进展

1．5论文主要工作

2．1背景研究

2．1．1卷积相关理论

2．1．2傅里叶变换引入

2．2单个积分区间的滤波理论

2．2．1方波型积分区间

2．2．2三角波型积分区间

2．2．3高斯波型积分区间

2．3 多个积分区间的滤波理论

2．3．1单种波形

2．3．2多种波形

2．4本章小结

3基于时域波形的光滤波器的单载波仿真研究

3．1涉及相关背景

3．1．1光的传输理论

3．1．2数值方法分析

3．2单个积分区间的仿真

3．2．1方波型积分区间

3．2．2三角波型积分区间

3．2．3高斯波型积分区间

3．3多个积分区间的仿真

3．3．1单种波形

3．3．2多种波形

3．4一般化的积分区间

3．4．1类方波型积分区间

3．4．2类高斯波型积分区间

3．5与其他方法的对比

3．6本章小结

4 基于时域波形的光滤波器的多载波仿真研究

4．1单个积分区间的仿真

4．2多个积分区间的仿真

4．3本章小结

5．1本文主要工作

5．2后续工作展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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