高速光时分复用OTDM系统关键技术研究

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1、上海交通大学博士学位论文高速光时分复用（OTDM）系统关键技术研究姓名：李利军申请学位级别：博士专业：通信与信息系统指导教师：范戈20090101J：海交通大学博上学位论文摘要它决定了脉冲的相位变化和增益变化的关联度，是研究基于SOA相位调制效应的光信号处理问题的尽础。本文进一步设定了增强型积分对比率(EICR)以便分析光开关的整体积分特性和局部起伏特性，还设定了关联积分对比率(CICR)以便分析光开关一卜．F路信号的分离隔离度，在此基础上，本文进行了基于超高速非线性-TJ涉仪(UNI)光开关的三种时钟／信号波长配置的仿真研究，它们是：近

2、波长光开关、同频光开关和远波长光开关，其中着重给出了详细的基于双波耦合波模型的近波长增益透明光开关研究结果。这里使用的SOA数学模型是J．M．Tang和K．A．Shore构建的宽带大信号模型。在同频光开关和远波长光开关中使用的SOA数学模型是M．Y．Hong等人构建的SOA宽带人信号模型。利用在本文第一章提出的仿真方案，我们具体分析了时钟脉冲能量、时钟脉冲脉宽、偏置时间、SOA腔长对窗口包络的影响。研究结果表明，近波长光开关在增益透明配置条件下相位变化和增益起伏的关联度较低，其xlCR指标最好。在对近波长光开关进行仿真研究时，本文还分析了

3、大干H移、长时间偏置条件下全光开关窗口双峰效应的成因，并揭示了由带闻载流子密度起伏(CDP)导致的光开关模式效应。三、对于基于频移型光开关的OTDM解复用技术，本文借用A．Mecozzi和J．Mork构建的分离扰动模型进行了面向高速OTDM大带宽、高能量的FWM仿真研究。该模型明显的理论意义在于能够给出抽运光和共轭波的独立表达项，这就使准确地计算SOA波长转换效率成为可能，也为滤波器的带宽设计提供了重要的参考依据。研究表明，不论是对单脉冲还是脉冲码流，FWM转换效率对抽运光脉宽都是很不敏感的，但是在单脉冲条件下，开火比(On．Offrat

4、io)对抽运光脉宽非常敏感，虽然在脉冲码流条件下，其敏感度有所降低，但同时其开关比也会有人幅下降。另外，本文修正了N．K．Das对于模式效应的定义，引入了输出信号码流的能量起伏以及共轭波码流的能量起伏两个参量。研究表明，当把全光开关应用‘丁．OTDM系统解复用系统时，设定一个适当的时问余量足必要的，这样就可以避免因开关窗口幅度起伏造成的解复用信号强度起伏。四、高速信号具有很小的色散窗口，面向传统的低速光纤链路的色散图谱配置已经不能满足高速信号的色散容限要求。本文从信号色散的时域特性和频域特性两个角度提I叶{并研究了两种色散检测力‘案。研究

5、表明，基于相位．波形转换的时域方案具有较高的检测范围和检测灵敏度，tH是系统代价较大，需要引入复杂的时延干涉阵列；基于边带功率检测的频域方案系统结构简单，操作方便，但是对光电榆测器件的榆测灵敏度要求较高。OTDM技术的含义是很广泛的，本文仅仅对物理层最基本的两项实现技术进行了初步的研究。除了在物理层涉及到的超窄脉冲信号的产生、多路复用、色散补偿、全光3R再生}：辩交通大学博上学位论文摘要等关键技术以外，其它的诸如时隙分配、全光地蚺识别、复用节点和交换节点的设计等问题也部属于OTDM技术的范畴，是我们在该领域从事进一步的研究工作时需要面对的

6、问题。关键词：光时分复用，解复用，半导体光放大器，非线性效应，高速光开关，色散检测。I：海交通大学博

7、上．学位论文摘要ABSTRACTWiththerapidadvancesofthecommutativemulti—mediaservices，itbecomesevidentthatthecommunicationcapabilityisbeingincreasedatexponentialspeed，SOthehigherdemandsareputforwardforthetransmissionband—widthnowaday．I

8、thasbecomeahotspotinthefieldoftelecommunicationresearchthroughouttheworld，whichistheall—opticalnetworkcommunicationassociatedtheultra·high-speedoptical—time·division—multiplexing(OTDM)technologywiththedense-wave—division—multiplexing(DWDM)technology,inparticular,theultra—

9、high—speedOTDMtechnologyisthefirstchoicefortheultra．high—speedandultra·large—capabilitycommunica