高速OFDM信号全光波长变换系统的性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文高速OFDM信号全光波长变换系统的性能研究论文作者：马杰学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：电路与系统指导教师：伍萍辉职称：教授卢嘉讲师资助基金项目：天津市自然科学基金(15JCYBJC17000)、河北省自然科学基金青年项目(F2015202331)、河北省自然科学青年基金(F2014202036)、河北省高等学校高层次人才科学研究项目(GCC2014011，C2013001048)ThesisSubmittedtoHebeiUniversi

2、tyofTechnologyforTheMasterDegreeofCircuitsandsystemsRESEARCHONPERFORMANCEOFALLOPTICALWAVELENGTHCONVERSIONSYSTEMFORHIGHSPEEDOFDMSIGNALbyMaJieSupervisor:Prof.WuPinghuiLect.LuJiaMarch2017ThisworkwassupportedbytheNaturalScienceFoundationofTianjin(15JCYBJC1

3、7000),theScienceFoundationfortheYouthofHebeiProvince(F2015202331),theYouthofHebeiProvince(F2014202036),andtheHigh-levelTalentsProgramofHebeiProvince(GCC2014011,C2013001048)摘要随着互联网流量的迅猛增长、用户需求逐渐呈现急剧扩大化，使得人们对光通信容量、光层功能提出了更高的要求，这样就推动着研究者不断寻求更高速率、更高质量以及更大容

4、量的光通信网络。而全光波长变换（AOWC）是实现高水平全光网络中的关键技术。此外，为了进一步提高网络效率，减少阻塞概率，全光波长变换可以避免在节点处动态光路切换的波长争用。本文围绕高速光通信中的全光波长变换，引入偏振复用正交频分复用（PM-OFDM）信号来提高信道的频谱利用率与系统容量。针对信号光的不同速率，接收端分别采用直接检测技术和相干检测技术。采用半导体光放大器（SOA），基于其四波混频（FWM）效应来实现高速偏振复用OFDM信号的全光波长变换。基于SOA中的基本传输方程以及载流子速率方程，模

5、拟仿真实现了高速PM-OFDM信号的无串扰接收。并从SOA参数方面对基于FWM效应的全光波长变换系统进行了深入的理论研究以及仿真验证，取得的主要创新成果如下：(1)基于SOA内四波混频效应的理论模型，分析了SOA中的基本传输方程以及载流子速率方程，并从SOA参数方面如增益饱和效应、光场限制因子及载流子浓度对高速偏振复用OFDM（PM-OFDM）信号的系统性能进行研究。(2)基于(1)中的理论分析，在VPI软件平台上搭建了全光波长变换系统。接收端采用直接检测技术，分别进行基于垂直抽运以及平行抽运的高速

6、PM-OFDM信号的全光波长变换系统的模拟仿真。(3)在接收端采用相干检测技术，在SOA内对基于FWM的高速CO-OFDM信号的全光波长变换系统进行了理论研究与模拟仿真。并从激光相位噪声及SOA注射电流方面对影响系统转换效率的因素进行研究。关键词：全光波长变换；四波混频；半导体光放大器；偏振复用；OFDMIABSTRACTWiththerapidgrowthofInternettraffic,userdemandbeinggraduallyexpandingrapidly,whichmakespeo

7、pleputforwardhigherrequirementsonthecapacityofopticalcommunicationandthefunctionoftheopticallayer.Inthisway,researchersareseekingforhigherspeed,higherqualityandlargercapacityopticalcommunicationnetworks.Allopticalwavelengthconversion(AOWC)isthekeytechn

8、ologytoachievehighlevelall-opticalnetworks.Inaddition,tofurtherincreasethenetworkefficiencyanddecreasetheblockingprobabilities,theallopticalwavelengthconversion(AOWC)isneededtoavoidwavelengthcontentionfordynamicopticalpathswitchingatthe