高速全光信號處理關(guān)鍵技術(shù)的研究——光時分復(fù)用、SOA-MZI參數(shù)優(yōu)化及偏振分析、信頭提取.pdf

1、光纖通信系統(tǒng)從誕生之日開始就一直飛速發(fā)展著，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。近年來，隨著長距離傳輸技術(shù)的不斷成熟，光纖通信系統(tǒng)的瓶頸已經(jīng)從傳輸環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移到交換環(huán)節(jié)，人們開始越來越多的重視未來光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。全光高速信號處理是未來光網(wǎng)絡(luò)的重要支撐性技術(shù)，主要包括全光波長轉(zhuǎn)換、全光邏輯門、全光緩存等，為未來光網(wǎng)絡(luò)中全光交換、路由、沖突解決等關(guān)鍵問題提供有效的解決方案。
　　 高速光信號處理的各類方案主要運用光纖或其他波導(dǎo)介質(zhì)中的非線性效應(yīng)，多采用基

2、于各類干涉儀的結(jié)構(gòu)。其中，半導(dǎo)體光放大器（SOA）作為一種高速非線性增益材料具有體積小、非線性效應(yīng)強等優(yōu)點，波導(dǎo)型馬赫曾德爾干涉儀（MZI）具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于集成、穩(wěn)定性高等特點，因此輔以SOA的MZI結(jié)構(gòu)（SOA-MZI）在高速光信號處理中被廣泛使用。
　　 本論文對高速全光信號處理的關(guān)鍵技術(shù)進行了探索性的理論和實驗研究，內(nèi)容主要集中在最受關(guān)注的各類基于SOA-MZI結(jié)構(gòu)的方案上，分別對高速光時分復(fù)用，SOA-MZI的參數(shù)優(yōu)化

3、及偏振分析、信頭凈荷分離技術(shù)等進行了研究。主要工作為：
　　 闡述了利用SOA中非線性效應(yīng)進行全光信號處理的理論基礎(chǔ)，比較分析了SOA中交叉增益調(diào)制，交叉相位調(diào)制，四波混頻和非線性偏振旋轉(zhuǎn)等非線性效應(yīng)。概括分析了光邏輯、全光波長轉(zhuǎn)換、全光信號再生和光緩存等高速全光信號處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀。
　　 針對當(dāng)前光時分復(fù)用結(jié)構(gòu)存在的問題，提出并實現(xiàn)了基于鍍膜自聚焦透鏡的光纖和波導(dǎo)混合結(jié)構(gòu)的高速光時分復(fù)用方案，制成了四級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的時

4、分復(fù)用器，完成了16×10Gbit/s速率下的光時分復(fù)用實驗，結(jié)果表明所提出方案在時延精度、損耗、偏振、溫度穩(wěn)定性和波長穩(wěn)定性等方面有明顯優(yōu)勢。
　　 全光信號處理單元因為參數(shù)眾多而難于尋找最優(yōu)工作點。針對這一難題，論文提出了使用“功率對比度積”來快諫尋?；赟OA-MZI結(jié)構(gòu)的全光信號處理單元最優(yōu)工作范圍的方法，并運用該方法實現(xiàn)了80Gbit/s自同步時鐘提取實驗。
　　 建立了SOA-MZI中偏振效應(yīng)的理論分析模型，