基于微環(huán)諧振腔光碼分多址編解碼器的設(shè)計(jì)及特性分析.pdf

1、光碼分多址(OCDMA)技術(shù)結(jié)合了電CDMA的優(yōu)點(diǎn)和光纖通信的帶寬優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)全光通信的重要技術(shù)之一。光編解碼器作為OCDMA系統(tǒng)的核心器件，正在向更高集成度、更易調(diào)諧、更多用戶的方向發(fā)展。微環(huán)諧振腔憑借其模式體積小，選頻特性優(yōu)越，支持多調(diào)諧方式以及兼容微電子批量加工等優(yōu)點(diǎn)，成為滿足光編解碼器發(fā)展需求的有效方案之一。目前，該類(lèi)型編解碼器在理論和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，主要存在三方面的問(wèn)題：一是部分編解碼方案欠佳，體現(xiàn)在利用微環(huán)一維編解碼方式，限制

2、了系統(tǒng)容量的擴(kuò)展；二是編解碼器性能不高，解碼輸出自/互相關(guān)峰值比較低；三是用戶容量不易擴(kuò)展，編解碼信道頻帶利用率低。此外，在OCDMA系統(tǒng)傳輸過(guò)程中常伴隨旋轉(zhuǎn)信號(hào)的傳輸，這就需要實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)光信號(hào)的接收、發(fā)送及解碼。針對(duì)上述問(wèn)題，本文在以下方面展開(kāi)了研究工作：
　　1.利用微環(huán)諧振腔陣列下載端反射譜結(jié)合相移器相位變換，提出了以微環(huán)陣列為核心單元的二維相干光編解碼器結(jié)構(gòu)；建立了微環(huán)陣列結(jié)構(gòu)的傳輸矩陣方程；分別研究了耦合雙環(huán)、串聯(lián)三環(huán)編

3、解碼器結(jié)構(gòu)的反射譜特性；分析了上述兩種編解碼器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與自/互相關(guān)峰值比的關(guān)系。通過(guò)數(shù)值仿真得到這兩種結(jié)構(gòu)波長(zhǎng)/相位二維解碼的時(shí)域/頻域輸出譜線和自/互相關(guān)峰值比，理論上驗(yàn)證了微環(huán)諧振腔陣列編解碼器的可行性。
　　2.設(shè)計(jì)并研究了編解碼器優(yōu)化方法，提出了最佳耦合系數(shù)法、耦合系數(shù)高斯\平坦化分布優(yōu)化法以及半徑優(yōu)化法。針對(duì)并聯(lián)耦合雙環(huán)、串聯(lián)三環(huán)兩種編解碼器結(jié)構(gòu)，對(duì)比其優(yōu)化前后的編解碼器性能。理論計(jì)算表明，優(yōu)化后的編解碼器結(jié)構(gòu)提高了自

4、/互相關(guān)峰值比。
　　3.利用游標(biāo)效應(yīng)易于擴(kuò)展微環(huán)自由頻譜寬度的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化了編解碼器結(jié)構(gòu)，增大了系統(tǒng)用戶容量。分析了游標(biāo)效應(yīng)下，微環(huán)串聯(lián)編解碼器結(jié)構(gòu)的3dB帶寬、矩形因子、峰值反射率以及偽模抑制特性，仿真實(shí)現(xiàn)了該結(jié)構(gòu)的二維波長(zhǎng)跳頻/相位編解碼。結(jié)果表明，具有游標(biāo)效應(yīng)的微環(huán)串聯(lián)結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)展用戶容量。
　　4.針對(duì)OCDMA傳輸過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)光信號(hào)接收和發(fā)送，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種聚合物倒錐透鏡型單通道旋轉(zhuǎn)連接器。理論分析了該器件的結(jié)構(gòu)