NRZ-QPSK帧头及载荷信号的波长变换

摘要

全光通信网(AON)是通信网络未来的发展方向。全光通信网包含波分复用(WDM)、光路由、波长变换(WC)、光交叉连接(OXC)以及全光缓存等核心技术。全光波长变换技术，通过在主干网交叉节点加入波长变换器，利用“虚波长”通道，可解决系统阻塞、波长路由等问题。基于半导体光放大器(SOA)四波混频(FWM)效应的全光波长变换技术，对调制格式及传输速率透明，结构简单，易于实现，成为近年来的研究热点。
　　本文对基于SOA的FWM效应实现QPSK信号的全光波长变换方案进行了深入的理论分析及实验研究。
　　在对实验条件进行优化分析的基础上，利用仿真计算，讨论了泵浦光功率、信号光功率、SOA驱动电流、非线性强度等实验参数对四波混频效应的影响。搭建了基于四波混频效应的QPSK信号的波长变换实验平台。实验结果分析表明，除最优化实验条件中的四个可变参数外，SOA的色散系数也是对四波混频效应波长转换效率的重要影响因素。
　　为解决SOA色散系数的检测问题，提出了一个新颖的有源器件色散系数的测量方法。通过对色散系数相移检测法的改进，实现了1530nm到1610nm波长范围内的色散系数的测量。检测装置结构简单，成本低廉。检测结果表明，SOA存在正常、反常色散及色散平坦等三种色散区间。在80nm的波长范围内，每条色散系数与波长关系曲线中均存在三个零色散点;随着SOA的驱动电流增大，零色散点蓝移，相应近零色散区变宽。可见，SOA的色散受驱动电流和信号光功率共同影响，可根据四波混频的要求选择实验参数，提升转换效率和带宽。
　　根据SOA色散测量结果，选取的驱动电流为155mA，在输入信号光功率为3.5dBm的条件下，在其1539.6nm波长零色散点近零色散区进行基于四波混频效应的波长变换，与非近零色散区间的实验结果相比，波长转换带宽增长了3倍。

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摘要

首字母缩写中英文对照表

绪论

1．1 全光通信网络的发展现状

1．2 全光波长变换

1．2．1 全光波长变换的研究现状

1．2．2 QPSK信号的波长变换研究

1．3 课题主要工作

2 QPSK调制原理

2．1 QPSK信号简介

2．2 QPSK信号的性能分析

2．3 小结

3 半导体光放大器的理论及特性研究

3．1 引言

3．2 半导体光放大器的工作原理

3．2．1 SOA的载流子速率方程

3．2．2 SOA的增益饱和特性

3．2．3 SOA的增益偏振特性

3．2．4 SOA的噪声特性

3．2．5 SOA的瞬态放大特性

3．3 SOA中四波混频效应的理论分析

3．3．1 四波混频效应的产生机理

3．3．2 FWM效应理论分析

3．4 本章小结

4 NRZ-QPSK帧头及载荷信号波长变换的实验研究

4．1 最优化实验条件分析

4．2 基于四波混频效应的波长变换实验

4．3 半导体光放大器色散系数的检测

4．3．1 色散系数检测的研究现状

4．3．2 实验装置及原理

4．4 色散系数检测结果分析

4．4．1 优化检测条件

4．4．2 色散曲线分析

4．4．3 近零色散区特性分析

4．4．4 色散系数测量结论

4．5 波长变换实验改进

4．6 本章小结

5 总结与展望

5．1 本文工作总结

5．2 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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