基于光梳的奈奎斯特脈沖信號生成技術(shù)研究.pdf

1、微波光子學(xué)是融合了微波技術(shù)與光學(xué)技術(shù)的新型交叉學(xué)科，近幾十年發(fā)展尤為迅速，其應(yīng)用涉及到微波和光學(xué)領(lǐng)域的各個方面。光奈奎斯特脈沖是微波光子學(xué)信號生成中的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，作為互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)基礎(chǔ)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)面臨的壓力越來越大，擴容措施刻不容緩。通常人們采用增加信道帶寬的辦法，但是頻率資源是有限的，因此人們開始研究如何提高頻譜利用效率。理論上奈奎斯特信號具有最小的信號帶寬，但是受到電子器件帶寬及采樣速率的限制，在電域很

2、難產(chǎn)生高速信號，而全光奈奎斯特信號既能實現(xiàn)高速信號產(chǎn)生，又能提高頻譜效率，具有極大的應(yīng)用前景。此外，該脈沖在全光信號處理，光譜學(xué)，光存儲等方面也有著重要的應(yīng)用，所以引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。
　　生成光奈奎斯特脈沖信號的方法有多種，一些側(cè)重于設(shè)計結(jié)構(gòu)的簡單與靈活，一些側(cè)重于生成的脈沖的參數(shù)及質(zhì)量。本文主要研究的是基于傅里葉變換的時頻二元性的Sinc型光奈奎斯特的直接生成方法。首先使用電光調(diào)制器生成具有窄線寬、振幅相等、相位呈線性

3、變化的均勻光學(xué)頻率梳，也稱為光梳，經(jīng)時頻變換后，在時域直接生成序列Sinc型光奈奎斯特脈沖，簡記為Sinc脈沖。
　　本文首先研究了使用單個強度調(diào)制器（IM），單個雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器（DPMZM），兩個級聯(lián)IM，兩個級聯(lián)DPMZM的方案，分別生成了滿足條件的3線、5線、9線、25線不同頻率間隔的光梳，經(jīng)過時頻變換后生成Sinc型光脈沖。并分析了級聯(lián)調(diào)制器時，其參數(shù)設(shè)置應(yīng)該滿足的條件。在此基礎(chǔ)上提出了使用DPMZM與IM生成Si

4、n脈沖的方案，其頻域生成的是滿足上述條件的15線光梳，通過改變輸入射頻頻率可以改變生成Sinc脈沖的重復(fù)速率及過零脈寬。并對這些方案進(jìn)行了公式推導(dǎo)與VPI軟件仿真驗證，最后使用Matlab軟件對比在歸一化的頻率下，不同的光梳線對應(yīng)的Sinc脈沖。
　　本文還研究了Sagnac環(huán)效應(yīng)，利用該效應(yīng)，提出了在Sagnac環(huán)中加入IM，形成S-IM方案，生成了5線光梳的Sinc型光奈奎斯特脈沖方案。然后利用級聯(lián)調(diào)制原理結(jié)合S-IM環(huán)設(shè)計了