多模超信道全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換研究.pdf

1、面對(duì)信息時(shí)代數(shù)據(jù)流量的爆炸增長(zhǎng)，模式復(fù)用（MDM）技術(shù)可以突破傳統(tǒng)單模光纖通信系統(tǒng)傳輸容量瓶頸，滿足光纖通信系統(tǒng)的通信容量提出的更高的要求。另一方面，MDM技術(shù)要走向?qū)嵱没仨毰c現(xiàn)有的復(fù)用技術(shù)兼容，特別是波分復(fù)用（WDM）技術(shù)。全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換（AOWC）是WDM系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可以大大提升WDM系統(tǒng)的靈活性。面對(duì)多維復(fù)用的光纖通信系統(tǒng)，需要對(duì)AOWC技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，使得其適用領(lǐng)域從單模轉(zhuǎn)換到多模上來(lái)。含有多個(gè)復(fù)用模式的波長(zhǎng)通道稱之為

2、多模超信道，在多模超信道上集中所有復(fù)用模式進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，可以有效解決WDM系統(tǒng)中阻塞率問(wèn)題，從而進(jìn)一步擴(kuò)大通信系統(tǒng)的通信容量，提高網(wǎng)絡(luò)通信的速度。發(fā)展針對(duì)多模超信道的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵技術(shù)研究是未來(lái)發(fā)展高速通信的重要方向之一。
　　當(dāng)多模超信道中同時(shí)進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的模式數(shù)目增多時(shí)，色散優(yōu)化工作量大大上升，難以找到合適的多模光纖參數(shù)滿足所有模式的相位匹配，模式可擴(kuò)展性受到很大的限制。因此，本文提出了一種新型的多模超信道波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換方案，利用光

3、子燈籠將多模信號(hào)首先轉(zhuǎn)為若干路單模信號(hào)，然后分別對(duì)每一路單模信號(hào)通過(guò)非線性器件同時(shí)進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，最后再將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單模信號(hào)合成為多模信號(hào)。本方案中僅需對(duì)基模進(jìn)行色散優(yōu)化，模式數(shù)可擴(kuò)展性得到解決。本文圍繞此方案進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，取得的主要研究成果如下：
　?。?）對(duì)基于四波混頻型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的工作原理進(jìn)行了理論分析，并由耦合模方程得到了四波混頻轉(zhuǎn)換效率的數(shù)學(xué)表達(dá)。偏振復(fù)用技術(shù)（PDM）的廣泛運(yùn)用對(duì)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的偏振無(wú)關(guān)提出了要求，本文分析

4、并對(duì)比了三種實(shí)現(xiàn)偏振不敏感波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的方案，從中選取兩泵浦光垂直偏振的方案對(duì)頻率失諧及輸入光功率變化對(duì)四波混頻轉(zhuǎn)換效率的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　（2）構(gòu)建了基于半導(dǎo)體光放大器（SOA）四波混頻（FWM）效應(yīng)的MDM-AOWC系統(tǒng)，采用光子燈籠作為模式復(fù)用器件，結(jié)合多輸入多輸出（MIMO）數(shù)字信號(hào)處理（DSP）數(shù)據(jù)恢復(fù)，完成了采用正交頻分復(fù)用（OFDM）-正交相移鍵控（QPSK）/16正交幅度調(diào)制（QAM）信號(hào)六模模分復(fù)用超信道的波

5、長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了104.2Gb/s OFDM QPSK信號(hào)傳輸以及185.8Gbit/s OFDM16QAM信號(hào)傳輸，兩者誤碼率分別低于前向糾錯(cuò)碼（FEC）硬判決門限和軟判決門限。
　?。?）在驗(yàn)證了多模超信道波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，研究了多模超信道各路單模波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換信道轉(zhuǎn)換效率及光信噪比（OSNR）不均衡對(duì)系統(tǒng)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在保證系統(tǒng)誤碼率性能的前提下，可以容忍單模波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換信道超過(guò)10dB的轉(zhuǎn)換效率波動(dòng)。各路信噪比不均衡情況下單