光纖無線和相干光通信的若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、本文綜合了光纖無線和相干光通信系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)的研究成果，在理論和實(shí)驗(yàn)上系統(tǒng)地進(jìn)行了高性價(jià)比的光毫米波產(chǎn)生技術(shù)及波長重用的光纖無線通信系統(tǒng)的研究，電光正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)及其光網(wǎng)絡(luò)的研究，全光波長變換在光纖無線通信系統(tǒng)和光標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究，基于相干檢測的全光OFDM和奈奎斯特波分復(fù)用技術(shù)及比較研究以及100G，400G和1T光傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究。
　　 第一，首次提出并實(shí)驗(yàn)研究了一種基于光四倍頻副載波調(diào)制的毫米

2、波產(chǎn)生方案及相應(yīng)的波長重用的光纖無線通信系統(tǒng)(ROF)系統(tǒng)，并對(duì)基于三種不同的毫米波產(chǎn)生方案的ROF系統(tǒng)性能在理論和實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了比較。在前兩種方案的毫米波產(chǎn)生技術(shù)中，采用重復(fù)頻率為20GHz的射頻信號(hào)和電信號(hào)帶寬為20GHz的馬赫曾德爾強(qiáng)度調(diào)制器產(chǎn)生重復(fù)頻率為40GHz的光毫米波。本文提出的基于光四倍頻副載波調(diào)制的毫米波產(chǎn)生方案在產(chǎn)生相同頻率(40GHz)光毫米波的前提下，進(jìn)一步降低射頻信號(hào)的頻率要求和外部強(qiáng)度調(diào)制器的帶寬要求，降低了系

3、統(tǒng)成本。
　　 第二，首次將OFDM技術(shù)融入60GHz光纖無線通信系統(tǒng)和無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用OFDM技術(shù)較高頻譜利用率，以及在光通信里可以在一定程度上抵抗色散和偏振模色散的特性，提高了OFDM毫米波在光纖和無線中的傳輸性能。首次提出并實(shí)驗(yàn)研究了一種采用光相位調(diào)制器產(chǎn)生低峰均比的光OFDM信號(hào)通信方案，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了采用光相位調(diào)制器產(chǎn)生光OFDM信號(hào)能夠有效的解決高峰值平均功率比問題，從而提高信號(hào)在在光纖中傳輸對(duì)非線性效應(yīng)的容忍度。<

4、br>　　 第三，首次提出并實(shí)驗(yàn)研究了基于半導(dǎo)體光放大器(SOA)的四波混頻效應(yīng)的單泵浦(pump)光OFDM的波長變換系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，耦合信號(hào)經(jīng)SOA四波混頻效應(yīng)后，產(chǎn)生新波長的信號(hào)光將攜帶OFDM信號(hào)，且轉(zhuǎn)換效率與信號(hào)光和泵浦光的功率，波長關(guān)系以及兩者的偏振夾角有關(guān)系。
　　 第四，隨著單載波100G通信系統(tǒng)的日趨全面商用化和隨著信息數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的急劇增加，單載波400G或1T是未來骨干網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)。本文首次將全光OFDM

5、技術(shù)引入400G技術(shù)，提出并實(shí)驗(yàn)研究了基于相干檢測全光OFDM的432Gbit/s傳輸系統(tǒng)。采用外部調(diào)制技術(shù)的光載波抑制調(diào)制格式產(chǎn)生頻率間隔為54GHz的兩個(gè)連續(xù)光載波，每路光載波通過I/Q調(diào)制器調(diào)制偏振復(fù)用的54GBaud/s或108Gbit/s的QPSK信號(hào)，經(jīng)400km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸后，所測最小誤碼率小于2×10-5；同時(shí)將400G全光OFDM技術(shù)融入到接入網(wǎng)，提出并實(shí)驗(yàn)研究了低功率代價(jià)(<1.5dB)和超高速系統(tǒng)速率(448G

6、bit/s)的400G光標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)。
　　 第五，首次提出并實(shí)驗(yàn)研究了兩種超級(jí)信道多載波產(chǎn)生方案及相應(yīng)的全光OFDM相干檢測傳輸系統(tǒng)：第一種超級(jí)信道基于頻移光纖環(huán)路(RFS)和兩個(gè)級(jí)聯(lián)的相位調(diào)制器，由一路光載波產(chǎn)生112路光載波的超寬帶相干光傳輸方案，由于相位調(diào)制器不需要直流偏置，產(chǎn)生的112路光載波穩(wěn)定性可靠，每路光載波用于調(diào)制25Gbaud或100Gbit/s的雙偏振態(tài)QPSK信號(hào)，此超寬帶傳輸系統(tǒng)的速率為11.2

7、Tb/s或除去前向糾錯(cuò)(FEC)開銷后10Tb/s。第二種超級(jí)信道采用級(jí)聯(lián)兩個(gè)相位調(diào)制器和一個(gè)強(qiáng)度調(diào)制器調(diào)制1路單載波信號(hào)產(chǎn)生21個(gè)頻率間隔為25GHz的連續(xù)光載波信號(hào)，每路光載波調(diào)制25Gbaud或100Gbit/s的全光OFDM信號(hào)，此超級(jí)信道總比特率為2.1Tbit/s或除去FEC開銷后為1.96Tbit/s。
　　 第六，首次將奈奎斯特波分復(fù)用技術(shù)(Nyquist－WDM)和全光OFDM技術(shù)引入引入波分復(fù)用型無源光網(wǎng)絡(luò)系

8、統(tǒng)(WDM－PON)，充分利用了兩種技術(shù)的超高頻譜利用率，實(shí)驗(yàn)比較了兩種技術(shù)應(yīng)用于接入網(wǎng)中的優(yōu)勢和劣勢。在全光NyquistWDM－PON的上行鏈路中，波長間隔為25GHz，波長集中的13個(gè)相干光載波由一個(gè)相位調(diào)制器和一個(gè)強(qiáng)度調(diào)制器調(diào)制連續(xù)單載波產(chǎn)生，每個(gè)光載波承載25Gbaud或100Gbit/s的極化復(fù)用QPSK信號(hào)，并經(jīng)過80km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸后，在接收端實(shí)現(xiàn)相干檢測。同時(shí)，本文也對(duì)基于全光OFDM技術(shù)的WDM－PON系統(tǒng)進(jìn)行了