100Gb-s高速光信號的產(chǎn)生.pdf

1、隨著社會的不斷發(fā)展和技術(shù)的推陳出新,各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)層出不窮,人們對信息的需求越來越大,這就要求通信系統(tǒng)的容量不斷提高。當(dāng)前的通信系統(tǒng)都使用密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)來增加通道數(shù),從而幾十上百倍的增大通信容量,同時也不斷提高單信道傳輸速率來增大總?cè)萘?。然而受電子速率瓶頸的限制,基于開光鍵控(OOK)等普通調(diào)制格式產(chǎn)生40Gb/s及以上速率的信號是十分困難的,所以如何在現(xiàn)有電子速率下產(chǎn)生更高單信道傳輸速率的信號就顯得尤為重要。本論文就是在這

2、樣的背景下,在973項目——超快光譜變換與控制機(jī)制及多信道全光碼型變換芯片研究(2011CB301704)的支持下展開研究,以產(chǎn)生單信道100Gb/s及以上速率的高速光信號為目標(biāo)。本論文的主要內(nèi)容和取得的成果如下:
　　(1)對產(chǎn)生高速信號的兩種主要方案——高階調(diào)制格式和光時分復(fù)用系統(tǒng)(OTDM)進(jìn)行了分析,并對研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。本論文也選擇用這兩種技術(shù)分別來產(chǎn)生100Gb/s及以上速率的信號,其中高階調(diào)制格式選擇的是雙偏-四相

3、相移鍵控(DP-QPSK),OTDM系統(tǒng)的信號源則來自于脈沖壓縮得到的超短脈沖。
　　(2)分析了DP-QPSK信號的產(chǎn)生方案,并綜合考慮實驗室具體要求和現(xiàn)有條件,選取分離器件的實現(xiàn)方式。對實現(xiàn)方案中的IQ調(diào)制器、電數(shù)據(jù)放大器和直流偏置自動控制電路等核心部分的工作原理和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了分析。最后成功完成了系統(tǒng)的搭建,得到了100Gb/sDP-QPSK信號,且將該系統(tǒng)制作成即插即用的儀器模塊。
　　(3)在理論上研究了多種現(xiàn)有的

4、脈沖壓縮技術(shù),如啁啾脈沖壓縮、孤子效應(yīng)壓縮、絕熱孤子壓縮、預(yù)啁啾脈沖壓縮等,并基于MATLAB建立了完整的數(shù)學(xué)模型,數(shù)值模擬了不同的實現(xiàn)方案。并簡要分析了脈沖壓縮的后續(xù)處理技術(shù)——底座抑制或移除技術(shù)。
　　(4)在對各類脈沖壓縮技術(shù)的特點進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合實驗室需求和所具備的條件,對已有技術(shù)進(jìn)行整合和參數(shù)優(yōu)化,提出了一種脈沖壓縮系統(tǒng)。對該系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了分析,并通過MATLAB和OPTISYSTEM建模來進(jìn)行理論驗證。成功

5、搭建出該系統(tǒng),并得到了脈寬僅為0.98ps的超短脈沖,且從理論上對進(jìn)一步提升壓縮效果減小脈沖脈寬的方案進(jìn)行了分析,還在一定程度上通過實驗進(jìn)行了可行性驗證。通過理論模擬和實驗驗證,找到了該系統(tǒng)寬達(dá)70nm的波長相對不敏感區(qū)域,成功地將該壓縮系統(tǒng)推廣到多波長脈沖同時壓縮,并在實驗中同時得到了四路脈寬分別為2.8ps、2.9ps、2.6ps和2ps的短脈沖。最后利用我們得到的短脈沖實現(xiàn)了光時分復(fù)用系統(tǒng),得到了重復(fù)頻率高達(dá)160GHz的光時鐘信