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基于光采样技术的高速光信号测量

作　者: 吕济根
导　师: 王目光
学　校: 北京交通大学
专　业: 光通信与移动通信
关键词: 光采样 半导体光放大器(SOA) 非线性光纤 光学非线性 四波混频(FWM) 软同步
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 93次
引　用: 1次
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内容摘要


高速光信号测量是保证超高速光通信网络可靠性的有效手段,由于电子瓶颈的存在,传统的电子仪器测量高速光信号有很大的局限性。光采样测量技术扩展了传统采样技术的带宽,是测量高速光信号的一种有效方法,光采样技术是高速光示波器、全光模数转换和高速光信号处理的关键技术。本文围绕基于光采样技术的高速光信号测量进行了深入研究。本文的主要工作有以下几点：1、概述了光采样技术的基本原理和实现方案。阐述了频差法光采样原理,分析对比了同步采样、异步采样和软件同步采样,讨论了光采样中的几个关键技术,介绍了采样脉冲源的选取原则、采样门的两种实现方法、时钟恢复和光电检测中需要注意的问题。2、建立了单端半导体光放大器的交叉增益(XGM)分段模型和四波混频(FWM)模型,在FWM模型中考虑了自由载流子吸收项,使之适用于增益较小或强短脉冲注入SOA的情况；对基于SOA-XGM和基于SOA-FWM的光采样门进行了模拟仿真,利用非线性效应中的逻辑“与”实现采样门；分析了输入光功率对SOA中交叉增益的影响及输入光信号脉冲宽度变化对SOA-FWM的全光逻辑与码型效应的影响,结果表明：脉宽占空比越大,码型效应越严重。3、对非线性光纤中的交叉相位调制(XPM)和四波混频(FWM)效应进行了理论研究,建立了基于FIBER-FWM和基于FIBER-XPM的光采样门仿真模型,讨论了两种采样门的仿真结果,分析了色散对交叉相位调制的影响和光纤色散系数、光纤长度等变化对采样结果的影响。4、分别采用同步和软件同步两种方案对10Gbit/s的光信号测量进行了数值分析,完成了光电检测部分的电路设计,完成了软同步算法设计,采用二进制树数据截断(BTDT)算法来实现时钟提取和眼图重建,最后分析了采样脉冲的时间抖动和脉冲宽度对采样结果的影响,并研究了抑制SOA-FWM中全光逻辑与码型效应的一种方法。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-15
  1.1 光采样技术研究背景和现状  11-14
  1.2 本文的工作安排  14-15
2 光采样基本原理与实现方案  15-21
  2.1 引言  15
  2.2 频差法采样原理  15-16
  2.3 光采样的实现方案  16-18
    2.3.1 同步采样  17
    2.3.2 异步采样  17-18
    2.3.3 基于异步采样的软件同步采样  18
  2.4 光采样的关键技术  18-20
    2.4.1 采样脉冲  18-19
    2.4.2 采样门  19
    2.4.3 时钟恢复  19-20
    2.4.4 光电检测及数据处理  20
  2.5 本章总结  20-21
3 基于半导体光放大器的全光采样门  21-38
  3.1 引言  21-22
  3.2 基于SOA-XGM的全光采样门  22-29
    3.2.1 SOA-XGM模型的建立  23-26
    3.2.2 基于SOA-XGM效应的模拟仿真  26-27
    3.2.3 结果讨论  27-29
  3.3 基于SOA-FWM的全光采样门  29-37
    3.3.1 SOA的四波混频模型  30-34
    3.3.2 基于SOA-FWM效应的模拟仿真  34-35
    3.3.3 结果分析  35-37
  3.4 本章小结  37-38
4 基于非线性光纤的全光采样门  38-48
  4.1 引言  38
  4.2 基于FIBER-XPM的全光采样门  38-42
    4.2.1 XPM所引起的相位调制  38-40
    4.2.2 基于FIBER-XPM效应的模拟仿真  40-42
    4.2.3 色散对结果的影响  42
  4.3 基于FIBER-FWM的全光采样门  42-47
    4.3.1 四波混频效应(FWM)及相位匹配条件  43-44
    4.3.2 基于FIBER-FWM效应的模拟仿真  44-45
    4.3.3 结果讨论  45-47
  4.4 本章小结  47-48
5 基于光采样的10Gbit/s高速光信号测量  48-60
  5.1 引言  48
  5.2 10Gbit/s高速光信号的采样测量  48-56
    5.2.1 硬同步方案  49-50
    5.2.2 软同步方案  50-56
  5.3 光采样中的一些关键问题  56-59
    5.3.1 脉冲的时间抖动和脉宽对结果的影响  56-57
    5.3.2 SOA-FWM的全光逻辑与采样门的码型效应  57-59
  5.4 本章小结  59-60
6 结论  60-62
参考文献  62-68
作者简历  68-70
学位论文数据集  70

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 光波通信、激光通信
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