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移相光量化与全光数模转换

作　者: 彭越
导　师: 姚敏玉
学　校: 清华大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 全光模数转换 移相光量化 量化接收机 全光数模转换
分类号: TN792
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 34次
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内容摘要


由于光电信号处理高采样率、超低时间抖动、高带宽等优势,利用光子技术实现模数转换(ADC)和数模转换(DAC)功能可以显著的提高系统性能。论文对移相光量化系统中的量化接收机部分进行了理论和实验研究。首先理论分析了各种系统噪声对移相光量化系统性能的影响。为了消除阈值判决误差的影响,论文提出了一种基于平衡探测技术的自适应阈值判决方案,可以增加接收机灵敏度,改善系统信噪比。根据移相光量化的编码规则和系统工作带宽的限制,论文提出了一种有效的软件纠错方法来降低系统输出误码。此外论文还对基于平衡阈值探测方案的4比特移相光量化系统进行了实验验证,实现了采样率10GS/s,无杂散动态范围SFDR-24.2dB的实验结果。通过与单端探测方案进行比较,采用平衡阈值探测方案可以使系统量化结果的SFDR提高4.5dB。为了提高全光模数转换整体性能,论文对移相光量化系统提出多项改进措施。论文提出了一种采用电光偏振调制器的移相光量化改进方案,可以有效降低系统的半波电压,并消除调制器电极区的偏振光走离。在实验中分别对9.9GHz和10.1GHz正弦信号进行了采样率10GS/s,量化精度4比特的全光模数转换处理,量化结果的SFDR分别为31.86dB和33.49dB,系统的有效比特位ENOB为3.18比特。根据实验现象,论文提出并分析了采样光脉冲啁啾与偏振光走离共同作用对量化输出结果的影响。为了提高全光模数转换系统的采样率,论文采用多波长直流光直接调制配合脉冲压缩方案,产生时分/波分交织复用的采样光脉冲。在实验中实现了4波长复用总计4×10GS/s采样率的多波长脉冲序列并应用于移相光量化系统。此外论文还提出了一种采用非对称MZM强度调制器和光滤波器阵列相结合的新型移相光量化实现方案。最后论文对全光数模转换技术进行了研究,提出了一种全新的基于多波长加权脉冲序列的全光串行数模转换方案。该方案结构简单,对任意转换精度只需要使用一个电光调制器。在实验验证中分别实现了输入信号速率2.5Gb/s和10Gb/s的3比特全光数模转换结果。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第1章 绪论  11-28
  1.1 引言  11-12
  1.2 光模数转换技术回顾  12-24
    1.2.1 光辅助模数转换方案  12-16
    1.2.2 全光模数转换  16-24
  1.3 全光数模转换技术  24-25
  1.4 论文的主要内容和研究成果  25-28
第2章 光量化接收机  28-66
  2.1 移相光量化接收机分析  28-51
    2.1.1 模数转换系统固有量化噪声  29-31
    2.1.2 判决阈值误差噪声  31-35
    2.1.3 比较器弛豫噪声  35-37
    2.1.4 比较器判决模糊噪声  37-38
    2.1.5 移相量偏差噪声  38-40
    2.1.6 采样脉冲特性对量化性能的影响  40-48
    2.1.7 光电探测器及ASE 噪声对量化性能的影响  48-50
    2.1.8 小结  50-51
  2.2 移相光量化接收机阈值判决方案设计  51-57
  2.3 移相光量化接收机的软件纠错  57-61
  2.4 移相光量化接收机性能测试  61-65
  2.5 本章小结  65-66
第3章 移相光量化系统的改进  66-95
  3.1 基于偏振调制器的移相光量化系统  66-84
    3.1.1 LiNbO_3 相位调制器的半波电压和偏振光走离限制  66-70
    3.1.2 基于偏振调制器的移相光量化方案  70-76
    3.1.3 采样光脉冲啁啾对移相光量化系统的影响  76-82
    3.1.4 移相光量化实验样机  82-83
    3.1.5 移相光量化系统集成化展望  83-84
  3.2 时分/波分交织复用采样光脉冲在移相光量化中的应用  84-89
    3.2.1 时分/波分交织复用光脉冲序列产生  84-86
    3.2.2 时分/波分交织脉冲应用于移相光量化系统  86-89
  3.3 基于非对称MZM 强度调制器的移相光量化方案  89-93
  3.4 本章小结  93-95
第4章 全光数模转换技术  95-108
  4.1 全光数模转换技术研究概况  95-99
  4.2 基于多波长加权脉冲序列的全光串行数模转换方案  99-107
    4.2.1 基本原理  99-100
    4.2.2 2.5Gb/s，3 比特全光串行数模转换实验  100-103
    4.2.3 10Gb/s，3 比特全光串行数模转换实验  103-105
    4.2.4 全光串行数模转换方案分析  105-107
  4.3 本章小结  107-108
第5章 结论  108-110
参考文献  110-119
致谢  119-120
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  120-121

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 数字电路 > 数模、数模转换电路
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