多模超信道全光波長轉換研究.pdf

1、面對信息時代數(shù)據(jù)流量的爆炸增長，模式復用（MDM）技術可以突破傳統(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技術要走向實用化，必須與現(xiàn)有的復用技術兼容，特別是波分復用（WDM）技術。全光波長轉換（AOWC）是WDM系統(tǒng)中的一項關鍵技術，可以大大提升WDM系統(tǒng)的靈活性。面對多維復用的光纖通信系統(tǒng)，需要對AOWC技術進行升級，使得其適用領域從單模轉換到多模上來。含有多個復用模式的波長通道稱之為

2、多模超信道，在多模超信道上集中所有復用模式進行波長轉換，可以有效解決WDM系統(tǒng)中阻塞率問題，從而進一步擴大通信系統(tǒng)的通信容量，提高網(wǎng)絡通信的速度。發(fā)展針對多模超信道的波長轉換的關鍵技術研究是未來發(fā)展高速通信的重要方向之一。
　　當多模超信道中同時進行波長轉換的模式數(shù)目增多時，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轉換方案，利用光

3、子燈籠將多模信號首先轉為若干路單模信號，然后分別對每一路單模信號通過非線性器件同時進行波長轉換，最后再將波長轉換單模信號合成為多模信號。本方案中僅需對基模進行色散優(yōu)化，模式數(shù)可擴展性得到解決。本文圍繞此方案進行了理論和實驗研究，取得的主要研究成果如下：
　?。?）對基于四波混頻型波長轉換的工作原理進行了理論分析，并由耦合模方程得到了四波混頻轉換效率的數(shù)學表達。偏振復用技術（PDM）的廣泛運用對波長轉換的偏振無關提出了要求，本文分析

4、并對比了三種實現(xiàn)偏振不敏感波長轉換的方案，從中選取兩泵浦光垂直偏振的方案對頻率失諧及輸入光功率變化對四波混頻轉換效率的影響進行了實驗研究。
　　（2）構建了基于半導體光放大器（SOA）四波混頻（FWM）效應的MDM-AOWC系統(tǒng)，采用光子燈籠作為模式復用器件，結合多輸入多輸出（MIMO）數(shù)字信號處理（DSP）數(shù)據(jù)恢復，完成了采用正交頻分復用（OFDM）-正交相移鍵控（QPSK）/16正交幅度調制（QAM）信號六模模分復用超信道的波

5、長轉換，實現(xiàn)了104.2Gb/s OFDM QPSK信號傳輸以及185.8Gbit/s OFDM16QAM信號傳輸，兩者誤碼率分別低于前向糾錯碼（FEC）硬判決門限和軟判決門限。
　?。?）在驗證了多模超信道波長轉換的基礎上，研究了多模超信道各路單模波長轉換信道轉換效率及光信噪比（OSNR）不均衡對系統(tǒng)性能的影響。實驗結果表明在保證系統(tǒng)誤碼率性能的前提下，可以容忍單模波長轉換信道超過10dB的轉換效率波動。各路信噪比不均衡情況下單