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数字相干光检测研究与应用

作 者: 冯勇
导 师: 张汉一
学 校: 清华大学
专 业: 电子科学与技术
关键词: 数字相干光检测 色散补偿 偏振复用 QPSK 光采样
分类号: TN929.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 188次
引 用: 1次
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内容摘要


数字相干光检测是高速光通信的一个重要发展方向,它结合采用相干接收和数字信号处理,具有接收灵敏度高,频谱效率高,能够完全补偿光在传输中的各种线性损伤以及部分非线性损伤等优点。国内外很多高校、研究机构都将其作为一个重要研究方向。另外,产业界也投入巨大的热情,像Nortel、U2T等光通信设备与器件商加快研制推出40Gb/s数字相干接收机,对数字相干检测技术的研究已成为抢占下一代传输技术的制高点。本论文围绕数字相干光检测关键技术及其应用展开,取得如下工作成果。利用廉价的光纤器件制作了数字相干接收机中的关键器件之一:偏振分集光学90度混频器,四路输出损耗相差小于0.3dB,延时相差小于5ps,相比于商用品而言,具有成本低、灵活可调、性能稳定等优点。在此基础上,开发完成了数字相干检测中的混频器IQ正交化、数字色散补偿、数字偏振解复用以及载波相位恢复等基本的数字信号处理算法模块,搭建了基于数字相干接收的硬件平台,进行多次实验研究。实现了20Gb/s偏振复用DPSK信号经过280km单模光纤传输实验。开发出MSP430单片机控制的采用磁光开关的光纤环路控制系统,实现了40Gb/s偏振复用QPSK信号环路传输1200km,接收误码率小于10-3。利用数字相干检测实现监测信号产生中的调制失真,可以监测双平行调制器中母结构MZM的偏置点偏差,监测误差<5o。利用锁模激光器输出的脉冲光作为本振,对相干光脉冲采样进行了初步实验研究,实现了对高速光NRZ、DPSK信号的强度眼图重建。本振光脉冲时间宽度为1ps,理论上可以测量高达200G symbol/s以上的高速光信号眼图。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 概述  8-14
  1.1 研究背景  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 研究内容与技术难点  11-14
第2章 数字相干检测原理与接收机设计  14-26
  2.1 数字相干检测介绍  14-17
    2.1.1 数字相干检测原理  14-16
    2.1.2 数字相干光接收机结构  16-17
  2.2 相干接收机的设计  17-24
    2.2.1 光学90 度混频器的设计  18-23
    2.2.2 单端接收的相干接收机  23-24
  2.3 小结  24-26
第3章 数字相干检测算法与程序实现  26-40
  3.1 接收机前端预处理  26-31
    3.1.1 IQ 路延时补偿和幅度归一化  26-29
    3.1.2 混频器相位正交化  29-31
  3.2 光纤色散补偿  31-33
  3.3 数字偏振解复用  33-35
    3.3.1 光偏振解复用原理  33-34
    3.3.2 自适应恒模算法  34-35
  3.4 频差与载波相位估计  35-37
  3.5 Matlab 算法的程序实现  37-38
  3.6 小结  38-40
第4章 数字相干光检测传输实验与应用  40-66
  4.1 偏振复用DPSK 信号的相干解调  40-47
    4.1.1 激光器相位噪声的影响  40-41
    4.1.2 VPI 仿真DPSK 光信号传输性能  41-44
    4.1.3 偏振复用DPSK 传输实验  44-47
  4.2 偏振复用QPSK 信号的光纤环路传输  47-53
    4.2.1 光纤环路的搭建  47-49
    4.2.2 偏振复用QPSK 信号环路传输实验  49-53
  4.3 光学QPSK 信号的星座图监测  53-58
  4.4 脉冲相干光采样  58-64
    4.4.1 光采样概述  58-60
    4.4.2 相干脉冲光采样实验研究  60-64
  4.5 小结  64-66
第5章 总结  66-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  72

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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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