超高速OTDM光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、在線高清視頻等互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，對(duì)傳輸容量需求呈現(xiàn)爆炸式增長，如何實(shí)現(xiàn)超大容量超遠(yuǎn)距離傳輸成為近幾年光通信技術(shù)研究的熱點(diǎn)。其中，超高速光時(shí)分復(fù)用技術(shù)(optical time division multiplexing，簡記為OTDM)作為實(shí)現(xiàn)未來超大容量通信的有效技術(shù)之一，研究者對(duì)其進(jìn)行了廣泛而深入的研究。本文結(jié)合所承擔(dān)的國家“863”項(xiàng)目“160 Gb/s一泵多纖光傳輸技術(shù)的研究”，針對(duì)超高速OTDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2、，開展了一系列深入的理論、仿真及實(shí)驗(yàn)研究，研究內(nèi)容包括展寬光源頻譜相干性和頻譜調(diào)控原理研究、100km傳輸鏈路色散管理設(shè)計(jì)、時(shí)鐘增強(qiáng)、基于電吸收調(diào)制器和高非線性光纖(highly non-linearfiber，簡記為HNLF)的解復(fù)用方案，全光波長交換，取得的主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下:
　　1、研究了不同波形下生成超連續(xù)譜的相干性。理論并仿真研究無啁啾雙曲正割型皮秒脈沖泵浦在HNLF中產(chǎn)生的超連續(xù)譜的過程以及在光波分裂前后的相干度變化;

3、研究在不同輸入噪聲下產(chǎn)生超連續(xù)譜的相干度變化;對(duì)比研究不同啁啾雙曲正割型脈沖下產(chǎn)生超連續(xù)譜的相干度變化。仿真得到超連續(xù)譜的相干性隨不同波形的變化規(guī)律。
　　2、研究了不同波形下生成超連續(xù)譜的平坦性。理論分析并仿真研究雙曲正割、高斯(m=1)、超高斯(m=5)脈沖形皮秒脈沖泵浦在HNLF產(chǎn)生的超連續(xù)譜，得到三種波形的泵浦脈沖在光纖不同位置的時(shí)頻域圖，并深入研究脈沖光源、HNLF參量共同作用對(duì)超連續(xù)譜的平坦度的影響，探討影響超連續(xù)譜平

4、坦性機(jī)制，歸納總結(jié)影響超連續(xù)譜平坦性的因素和一般規(guī)律。
　　3、采用一種對(duì)稱的強(qiáng)色散圖譜以適合160 Gbit/s超高速OTDM信號(hào)100 km傳輸，實(shí)現(xiàn)了精確補(bǔ)償色散和色散斜率的同時(shí)抑制信道內(nèi)非線性損傷。在理論研究結(jié)果指導(dǎo)下，對(duì)160 Gbit/s超高速時(shí)分復(fù)用信號(hào)的偽線性傳輸鏈路進(jìn)行色散圖譜設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證，并搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，最終實(shí)現(xiàn)160 Gbit/s OTDM信號(hào)100 km兩小時(shí)無誤碼傳輸。
　　4、理論分

5、析并研究160 Gbit/s OTDM信號(hào)中各階時(shí)鐘分量占比與復(fù)用信號(hào)幅度之間的聯(lián)系，采用基于級(jí)聯(lián)電吸收調(diào)制器和時(shí)鐘提取模塊組成的光電反饋環(huán)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)信號(hào)時(shí)鐘增強(qiáng)和解復(fù)用的功能，搭建160 Gbit/s OTDM信號(hào)100 km傳輸系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并成功實(shí)現(xiàn)160 Gbit/s OTDM信號(hào)100 km傳輸后時(shí)鐘得到明顯增強(qiáng)。
　　5、提出采用雙向使用HNLF結(jié)構(gòu)對(duì)80 Gbit/s OTDM信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用方案，搭建80 Gbi

6、t/s OTDM傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)所提出方案進(jìn)行驗(yàn)證。所提出的解復(fù)用結(jié)構(gòu)不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單波80 Gbit/s OTDM信號(hào)同時(shí)解復(fù)用出兩路無誤碼基帶信號(hào)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)惡化的160 Gbit/s(80 Gbit/s×2) OTDM/WDM(wavelength divisionmultiplexing，簡記為WDM)解復(fù)用和2R再生，并降低一半解復(fù)用器的數(shù)量。理論研究了存在非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)在內(nèi)的非線性光纖環(huán)鏡(nonlinear optic

7、alloop mirror，簡記為NOLM)解復(fù)用和2R再生原理，搭建基于NOLM的80 Gbit/sOTDM系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用基于NOLM的解復(fù)用結(jié)構(gòu)可以從惡化的80 Gbit/s OTDM信號(hào)中成功的解復(fù)用出8路基帶信號(hào)，并且達(dá)到無誤碼。
　　6、提出基于雙向使用HNLF的波長交換結(jié)構(gòu)。通過此結(jié)構(gòu)分別利用自相位調(diào)制（self-phase modulation，簡記為SPM）和交叉相位調(diào)制(cross-phas