一、Simulation of Fast-Recovery Cross-Modulation Characteristics in Semiconductor Optical Amplifier with Assist Light（论文文献综述）
陈光[1]（2021）在《光载射频信号处理若干技术及应用研究》文中认为光载射频信号处理是一门涉及射频技术和光子学的新兴交叉研究领域,其包括了光纤通信、无线通信、微波工程、模拟与数字信号处理、光电融合、光电子材料与器件、光载射频通信系统及网络应用等多个方面。光载射频技术的研究初衷是在射频系统中引入强大的光子技术,从而消除电子瓶颈的同时带来诸多优点,如高速率、低损耗、大带宽、小尺寸、低功耗、轻重量、高集成度、优良稳定性、抗电磁干扰、频率响应平坦、易于混合集成等技术优势。因此,通过采用基于光子学的射频信号处理技术可实现以前在电域内很难甚至是无法完成的功能或任务。正是由于这种巨大优势,光载射频通信自上世纪90年代开始研究以来,在信号处理、民用通信、国防军事、航空航天和医疗卫生等领域已得到了广泛的应用,并引起国内外学者的广泛关注。光载射频信号处理关键技术与光载射频通信（RoF）系统应用作为微波光子学两个重要的研究分支,近些年引起了研究者们的极大兴趣,并成为当前微波光子学的研究热点。本论文针对光载射频通信、光纤射频混合接入网络和微波光子雷达等民用和国防军事应用需求,依托国家自然科学基金重大项目等国家级课题,重点对光载射频信号处理关键技术和光载射频通信系统设计应用两方面开展研究工作。本论文的研究内容及创新点如下:一、提出了基于光串联单边带调制和光正交单边带复用的多模态相干光载射频通信系统为了解决多制式射频信号收发和传输面临的需求及挑战,提出一种采用光串联单边带调制（OTSSBM）和光正交单边带频谱复用（OOSSBM）的多模态相干光载射频通信系统方案,并在接收端采用数字信号处理算法辅助的相干检测,对多路相位调制码型信号的混叠信道进行识别和分离,实现了在相干光载射频通信系统中的多速率信号收发、调制解调与传输。（1）设计了相干RoF系统并进行了数值仿真,分析了 RoF系统中光载射频信号的频谱结构,并通过数字信号处理算法在接收端恢复了发射的2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK码型信号,给出了信号发射前和接收后的时域波形图和眼图对比。搭建了光载射频信号发送、传输、接收和处理的多信道高谱效相干光载射频通信实验平台。实验结果表明,对于所提出的不同类型及条件（单信道与双信道;OTSSBM与OOSSBM;40 km单模光纤传输与背靠背系统等）下的复用信号,经40公里单模光纤传输后系统性能良好,均满足误比特率（BER）低于10-9,品质因数达到6以上。（2）分析了采用OTSSBM和OOSSBM时,传输2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK信号,在保持能量效率适中的前提下,两种复用方案各自分别的频谱效率达到了 4.2 bit/s/Hz和4.9 bit/s/Hz,综合利用OTSSBM和OOSSBM两种方案达到7.4 bit/s/Hz。在提高光单载波射频通信系统的频谱效率和信道容量的同时,使用数字信号处理算法辅助的相干检测进行信号解调与恢复,没有增加额外的混叠信道分离硬件或光电器件,简化了系统结构和复杂度。二、设计了基于硅基光电子的相干光载射频通信集成发射模块和接收模块采用级联硅基微环谐振腔（MRR）结构,设计了具有波长选择性的高Q值、超窄带、可调谐的三通带光带通滤波器,并实现了基于MRR的光多载波产生的技术方案;设计了用于调制高速射频信号的硅基双电极马赫-曾德尔调制器（DE-MZM）;利用所设计的MRR滤波器和DE-MZM等硅基光电子器件,设计了一种发射多路多制式射频信号并提供多类型射频信号接入功能的光载射频信号集成发射机;利用硅基平面光波导设计了混合集成数字相干光接收机,并对所设计的集成发射模块和接收模块的性能做了系统品质因数（Q-factor）和误码率（BER）的验证和测试。（1）利用上下分插型（或称作“上传下载型”）硅基MRR设计了超窄带可调谐光带通滤波器,所设计的单微环谐振滤波器中心波长为1552.52nm,3dB带宽为0.04nm,FSR为10nm,并拥有陡峭的滤波窗口上升沿和下降沿,利用热光效应可调谐滤波通带。通过将三个硅基单微环级联,形成具有波长选择性和可重构性的三通带可调谐窄带光带通滤波器。三个通带的中心波长分别为1550.7 nm,1551 nm和1551.3 nm,其平坦度良好,通道间隔FSR达到10 nm,吸收损耗低于3 dB/cm,每个微环谐振滤波器的精细度Finesse为250,Qtotal达到38750,级联多频带微环谐振滤波器产生多载波光源,其尺寸在毫米级。（2）设计了高速硅基双电极马赫-曾德尔调制器（DE-MZM）,其带宽达到30 GHz,对于BPSK信号的数据速率接近10 Gbit/s。以三个频带作为光载波分别调制不同频段和类型的射频信号,以BPSK调制码型发射则每路信号达到10 Gbit/s的数据速率。设计了亚微米尺寸硅基波导可调谐光衰减器（VOA）,并分析了其特性。设计了双平行双电极马赫-曾德尔调制器,其被用于构成I/Q调制器。将有三个频带的微环谐振滤波器和三个硅基调制器串联后再并联,构成了在三个光载波上调制,同时加载多路不同类型宽带信号（如WiFi,WiMAX等射频信号,或数字信号和模拟信号的任意组合）的光载射频通信集成发射机,整个芯片尺寸为7.8 mm2的毫米量级。（3）为了解决相干光载射频通信系统对于数字相干接收机在集成度、功耗、工作稳定性、灵敏度、响应度波动、相位误差方面的进一步需求,设计了一种基于硅基平面光波导的集成数字相干光接收机前端,并测试了所设计的集成相干接收机前端模块的性能和参数指标。在1520 nm～1620 nm宽波长范围内,相位漂移在±1°,保证了相应端口良好的相位正交性。当温度在-5℃～80℃时,响应度幅度波动在±0.25 dB;相邻光电探测器端口之间的响应度偏差在0.4 dB之内。测试了对于112 Gbit/s PDM-QPSK调制码型信号的接收性能,得到了偏振正交方向X信道和Y信道上清晰且易于判决的星座图,以及品质因数（Q值）和信号光功率（光信噪比）的近似线性对应关系。三、设计基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术方案为了在一个光载射频信号处理系统中实现多项功能,并提高系统集成度及降低成本,对光载射频信号处理的三种核心技术——移相、滤波和倍频进行了综合方案设计。（1）基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器（DP-DPMZM）,设计了具有倍频功能的宽带光载射频信号移相器,不仅对射频信号进行2-6倍频调控,且在光域实现了 360°相位控制。仿真验证了其相移范围和倍频效果,相移量与相位调控参量接近线性关系,多倍频与相位控制这两种处理同时进行。分析了消光比的变化、90°混合器的幅度和相位不平衡性对相位漂移、幅度抖动及系统稳定性的影响。（2）借助MZM的单边带（SSB）调制（用于加载射频信号）和半导体光放大器（SOA）的光学非线性效应（慢光效应和相干布居振荡）,设计了一种滤波通带（中心波长）和3 dB带宽均可调谐的射频光子滤波器,该滤波器中心波长在15 GHz-20 GHz的频率范围内调节,并具有超过15 GHz的自由频谱范围（FSR）,中心波长不同,其FSR不同,最低的FSR亦超过15 GHz。调节SOA的注入电流,实现了其频带和3 dB带宽可调,在SOA驱动电流为420 mA左右时,FSR=15.44 GHz,滤波器通带的3 dB带宽BW3dB=2.45 MHz,品质因数Q-factor>6300（对于单通带滤波器,Q-factor=Finesse=FSR/BW3dB≈6302）,滤波器带外抑制比达到41 dB。（3）采用偏振分束器、偏振耦合器与两个SOA构成马赫-曾德尔干涉仪型结构（SOA-MZI）,设计了宽带射频光子移相器,数值模拟仿真结果表明:相移的动态范围达到360°、调控精度达到0.1°、相移带宽接近30 GHz,相位变化量与SOA驱动电流呈现良好的线性关系,且依照相移精度对相移量进行连续调节。这些特性均优于传统方案。此外也对所设计的射频光子移相器非线性失真原因做了初步分析。上述三个创新点不仅提升了光载射频通信系统的信道容量、频谱效率和多模态应用,丰富了光载射频信号发射和接入服务的多样性,还提高了系统集成度,降低功耗、减小器件尺寸,增强系统的稳定性和可靠性。实现了对射频信号的相位在光域进行连续精确调控,同时进行倍频和滤波等处理,增强了光载射频信号处理系统的综合功能。本论文针对基于光载射频通信的超宽带无线接入网络、微波光子雷达、光控相控阵、电子对抗系统以及其它需要高性能光载射频信号处理的领域开展研究,所取得的研究成果在未来相关研究领域中具有一定的实用价值和应用前景。
温钦[2]（2021）在《基于回音壁模式光学微腔的非线性效应及应用研究》文中研究指明光学微腔,通过循环谐振作用将光场长时间限制在其中,可极大地提升腔内光功率,因此被广泛应用于基础物理研究以及光电子器件领域。相比其他类型的光学微腔,回音壁模式光学微腔具有极高的品质因子与较小的模式体积,显着地增强了光与物质的相互作用,因此受到研究人员的极大关注。过去的二十年间,不同材料以及形态的回音壁模式光学微腔被发明并制备,以满足不同的研究与应用需求。基于回音壁模式光学微腔的非线性效应,特别是光学频率梳与受激布里渊散射,在窄线宽激光器以及微波信号产生等领域已经得到广泛应用。本文以回音壁模式微棒腔为研究课题。首先研究了微棒腔的加工、优化、模式控制以及封装技术,在此基础上对基于微棒腔的克尔光频梳的产生与性能优化技术进行了研究。同时,对基于微棒腔的克尔光频梳以及受激布里渊散射在大容量光通信系统中的应用进行了探索。本论文的主要研究内容和创新工作如下:1.研究了微棒腔的加工、优化、模式控制以及封装技术。通过对加工技术的优化,提升了微棒腔的Q值并实现了自由频谱宽度的高精度优化。在此基础上,研究了微棒腔的回音壁模式激发控制方法,并实现了微棒腔-锥形光纤耦合系统的封装。主要研究内容包括:（1）针对回音壁模式微腔的高性能要求,制备了回音壁模式微棒腔并对其性能参数进行优化。通过对加工材料及加工工艺的优化,获得了超过同类型微腔此前所报道最高水平的品质因子（>109）;首次提出激光退火工艺,实现了微棒腔自由频谱宽度的高精度优化（<5MHz）,并实现了单孤子克尔光梳重复频率约10MHz的连续调谐。（2）针对微棒腔激发模式的可控性需求,使用有限元方法建立了微棒腔-锥形光纤耦合系统仿真模型。基于该仿真模型,对回音壁模式的激发数量与激发效率控制,以及高阶回音壁模式的选择性激发控制方法进行了研究,并通过实验予以验证。（3）针对微腔耦合系统实用化和器件化的需求,设计了稳定可靠的微棒腔-锥形光纤耦合系统的封装方案。与传统方案相比,本方案创新性地提出了封装后耦合可调的设计,从而实现对封装过程以及外界环境影响所造成的耦合变化的补偿,并实现了对微腔耦合效率的精密调控。基于该封装系统,成功产生了稳定的单孤子克尔光梳。2.研究了基于回音壁模式微棒腔的单孤子克尔光梳的产生与性能优化技术。提出了一种相干辅助激光加热法,成功产生单孤子克尔光梳。在此基础上,研究了辅助激光对腔内注入激光的相对频率噪声的抑制作用,并实现了对单孤子克尔光梳光谱包络与本征功率的优化。主要研究内容包括:（1）针对具有超高Q值的微棒腔产生孤子克尔光梳的难点问题,提出了一种相干辅助激光加热方案。泵浦光与辅助光来自同一个激光器,其相干性降低了孤子产生过程中对激光器稳定性的严格要求,并增强了产生的孤子克尔光梳的长时间稳定性。在未进行泵浦激光波长反馈控制的条件下实现了单孤子克尔光梳长达6小时的稳定存在,相较传统方案1小时以内的稳定时间获得了显着提升;同时,利用泵浦光驱动频率的高精度调谐能力,实现了在孤子克尔光梳产生过程中对泵浦光失谐频率赫兹精度的调谐。（2）理论研究了辅助激光对腔内注入激光的相对频率噪声的抑制作用,并通过实验进行验证,对比热效应获得了更优的抑制效果。（3）通过对微棒腔与锥形光纤相对耦合位置的精细调整,实现了对单孤子克尔光梳光谱包络平坦度的优化,并大幅提升了泵浦光到孤子克尔光梳的能量转换效率。3.研究了基于回音壁模式微棒腔的非线性效应在大容量光通信系统中的应用,包括克尔光频梳与受激布里渊散射。主要研究内容包括:（1）针对克尔光梳本征功率过低的缺陷,利用光注入锁定技术,实现了对基于微棒腔产生的孤子克尔光梳的低噪声均衡放大。利用功率放大后的光梳梳齿作为载波进行了相干光通信实验,得益于高达60d B的光性噪比,相较传统级联掺铒光纤放大器的功率放大方案获得了更优的通信质量。（2）利用微棒腔的受激布里渊散射效应实现了高阶调制信号的相干载波恢复,并利用再生的相干载波作为本振光进行自零差相干探测。与使用独立窄线宽激光器作为本振光的传统方案相比,在不牺牲系统性能的前提下极大地减轻了接收端对数字信号处理的开销。通过本文的研究,获得了具有高性能且可控的微棒腔光器件,基于该器件产生了性能良好的克尔光频梳并对其在大容量光通信领域的应用进行了探索。未来将继续提升加工与封装工艺,实现该器件稳定高效的制备,进一步推进其实用化。同时,对基于该器件产生的克尔光梳的噪声特性及功率进行进一步的优化,并将其扩展到高精度光学测量以及低噪声微波信号产生等更多的应用领域。
郭俊峰[3]（2020）在《基于快速序列匹配的光子防火墙技术研究》文中提出随着技术的不断成熟,涌现了多种能够威胁光网络的攻击手段,光网络的安全问题日益突出。光子防火墙通过直接在光层对光信号进行安全检测,无需进行复杂的光-电-光转换,大大减小了时延和能耗,能够有效地保护光网络安全。而序列匹配技术作为光子防火墙的关键技术,很大程度上决定了光子防火墙的处理效率。因此,本文将围绕“如何提高光子防火墙中序列匹配系统的匹配效率”这一关键问题进行研究,做的研究工作及创新点主要包括以下三个方面:第一,仿真实现了基于推挽式SOA-MZI的序列匹配系统,系统仅利用异或门、与门和再生器三个模块就实现了在任意位数数据序列中对任意位数目标模式的匹配,并成功地在速率为10Gb/s和40Gb/s的128位数据序列中匹配了最多达32位的目标序列。第二,考虑到基于推挽式SOA-MZI的序列匹配系统在处理较长的连续光信号时的不足,提出了一种实时切割的序列匹配系统。在进行循环匹配时,由于数据序列中目标序列位置的逐渐明确,系统会实时地对数据序列进行裁剪,数据序列和目标序列长度会随之减小,从而提高匹配效率。第三,提出了一种并行处理的序列匹配系统,该系统无需循环匹配,仅利用异或门进行了一次异或操作,并采用并行相与的匹配模式,有效地减少了匹配的时间。此外,本文仿真实现了该系统,并成功地在速率为10Gb/s和40Gb/s的128位数据序列中匹配了最多8位目标序列。
万峰[4]（2020）在《相干通信体制下的全光再生技术研究》文中提出目前,随着云计算、物联网和人工智能等技术的高速发展,社会信息化程度不断加深,通信网络带宽需求呈现爆炸式增长。相干光通信以其超高的光传输容量,越来越多地得到应用。将全光再生技术融入相干通信系统,能够进一步延长光传输距离、提升信号质量,已成为全光再生技术的重要研究方向。全光再生技术是一种在光域实现信号处理的技术,避免了传统光/电/光信号再生的带宽和速度瓶颈。本文研究相干通信体制下高阶调制信号的全光再生技术。论文的主要研究内容和创新如下:1.统一了泵浦消耗情形下空域和频域中光纤非线性耦合理论,推导了空频域复用光纤中四波混频在泵浦消耗条件下的解析解。利用上述耦合理论,研究了多模四波混频效应,数值仿真验证了解析解的正确性。研究表明,通过确定四波混频的准相位匹配范围,可简化波分复用或空分复用系统中级联四波混频（FWM）的分析过程;在泵浦消耗情形下,随着转移功率的增大,准相位匹配范围也越来越小。还讨论了解析解在多波耦合方程的简化和大规模并行相位运算器设计等方面的应用。2.提出一种基于码型变换的正交幅度调制（QAM）信号全光再生方案,首先利用四波混频的光相位共轭和参量增益饱和效应实现星型QAM信号到低阶相移键控（PSK）信号和幅移键控（ASK）信号的全光转换,分别经过全光幅度和相位再生后,再聚合成相应的星型QAM再生信号。采用理论分析和软件仿真方法验证了该方案的可行性。以星型16QAM信号为例,仿真表明,当输入误差向量幅度（EVM）为11.46%时可获得10 dB以上的噪声抑制比（NRR）性能。该方案中的码型变换部分在弹性光网络中也有潜在的应用价值,对于8QAM和16QAM光信号而言,所要求的光信噪比（OSNR）分别为16.4 dB和19 dB。3.通过分析光信号和噪声经过非线性光系统的功率转移特性,提出了全光再生器的带内光信噪比测量方法,解决了光再生链路中传统带外方法测量光信噪比的不准确问题,同时还能有效降低系统的测量成本。仿真计算了正交相移键控（QPSK）全光再生器的输出OSNR,与通过EVM得到的OSNR结果一致,表明了该方法的可靠性。该方法也适用于其他非线性光纤通信系统。4.研究了基于少模光纤非线性效应的参量放大和全光整形技术。（1）采用遗传算法全局优化了少模光纤的模式色散特性,设计出支持四个模式的简并参量放大器,在1540 nm到1555 nm波长范围内,模式增益均可达到20 dB,模式增益差小于1.2 dB。（2）提出基于少模非线性光纤环镜（NOLM）结构的并行全光再生方案,通过理论分析幅度再生工作点以及工作点相移对光纤模式的依赖性,仿真实现了四个模式的时隙交织QPSK信号的相位保持幅度再生。研究表明,当输入信噪比（SNR）大于6 dB时所有模式可实现几乎相同的再生性能,输入SNR越大,再生器的噪声抑制比（NRR）也越大;当输入SNR为15 dB时,再生器的NRR可达5.6 dB。
耿勇[5]（2019）在《基于集成光子芯片的全光信息处理技术研究》文中研究指明目前,整个人类社会正在步入万物互联的时代,每时每刻都有海量的数据需要传输和处理。随着数据信息的海量增长,人们对网络的信息处理能力提出了更高的需求,越来越依赖于全光信息处理技术。全光信息处理是指直接在光域对光信息进行处理的技术,它突破了传统电域信息处理带宽和速率瓶颈限制,已成为超高速信息处理的解决方案。同时,随着微加工技术的不断发展,全光信息处理正在朝着集成化方向发展。硅基波导、Si3N4波导、硫化物波导等集成器件的出现极大地促进了全光信息处理技术的快速发展。最近几年,集成克尔光梳的出现,更是为全光信息处理技术带来了革命性变化,进一步加速了全光信息处理技术的实用化。在光通信领域,集成克尔光梳可为波分复用通信系统提供一种理想的新型多波长相干光源,很大程度上降低相干通信对电域数字信息处理的需求。本文研究基于集成光子芯片的全光信息处理技术,主要探索集成Si3N4微环谐振器和硅基波导在全光信息处理中的应用。针对集成克尔光梳孤子锁模过程中的热不稳定性难题,提出了基于辅助激光加热的微腔热调控这一崭新的解决方案,大大降低了集成克尔光梳孤子锁模的复杂度。在此基础上,开展了基于集成克尔光梳的高速光传输系统实验,揭示了克尔光梳相干性在相干光通信中的应用。最后,研究了光子芯片中的四波混频效应,实验演示了基于高Q值微环腔的载波提取和基于硅线波导的多波长全光信号再生。本论文的主要研究内容和创新点如下:1.研究集成微腔耗散光孤子产生及其演化特性,提出并实验验证了基于辅助激光加热的微腔热调控方案,建立了相应的理论模型。具体创新点包括:（1）针对克尔光梳孤子锁模过程中热不稳定性难题,提出了基于辅助激光加热的微腔热调控方案。并基于该方案成功在实验中实现孤子锁模,在集成Si3N4微环中成功产生了光谱宽度大于200nm的耗散光孤子,并详细分析了辅助激光的引入对耗散光孤子相关特性的影响。（2）对标准Lugiato-Lefever equation（LLE）方程进行改进,通过引入辅助激光导致的交叉相位调制项和频率失谐项,建立了辅助激光加热方案的理论模型,仿真结果与实验测试结果高度吻合。（3）首次观察到微腔耗散光孤子的一些新物理特性。例如,发现了耗散光孤子新的存在区间,其光梳功率曲线呈现出具有负斜率的阶梯状;发现了孤子锁模过程中孤子状态的确定性演化趋势;发现了微腔耗散光孤子的突发产生现象。（4）利用辅助激光加热机制,提出了孤子锁模状态自动恢复的方案,实现了孤子态丢失后的自动恢复,极大增强了孤子态光梳的抗干扰能力,加速了集成克尔光梳的实用化。2.研究基于集成克尔光梳的先进光传输技术,利用克尔光梳的相干性开展了基于克尔光梳的多信道无缝拼接相干通信实验,大大简化了频偏估计和相位估计算法。具体创新点包括:（1）采用Nyquist调制方案实现了克尔光梳光谱分量频率间隔的灵活配置;利用克尔光梳光谱分量频率间隔的高度稳定性,实现了基于克尔光梳的多信道无缝拼接相干通信实验,提高了相干通信的频谱利用效率。（2）提出了基于泵浦激光分发的关联克尔光梳异地再生方案,完成了相隔50km的两个克尔光梳的频率锁定和相位相干实验,实现了发射端载波和接收端本振光之间的相干性。（3）研究了基于关联克尔光梳的相干通信技术,利用关联光梳间出色的相对频率稳定性,提出一种频率预估方法,大大简化了频偏估计算法;另外,利用关联光梳间的相位相干性,成功将相位估计操作的频率降低了1000倍以上,并实现了多信道间的联合相位估计。3.研究基于微环集成芯片的载波提取与基于硅线波导的多波长全光再生技术。（1）实验研究了Si3N4微环腔的参量放大效应,证明了其高增益、超窄增益带宽的特点,在此基础上实现了信号的相干载波提取,并利用再生载波作为本振光进行自零差相干探测,显着降低了接收端相干探测对数字信号处理的要求。（2）针对Silicon-On-Insulator（SOI）硅基波导,仿真分析了双光子吸收（Two-photon absorption,TPA）和自由载流子吸收（Free carrier absorption,FCA）对光信号Q值的影响,通过优化时钟泵浦四波混频再生方案中的功率配置,实验演示了三个波长的全光再生,再生信号的消光比、信噪比和Q值可分别提高3dB、0.7dB和3.2dB,时间抖动降低50%。
张若嶒[6]（2019）在《多载波的产生与应用技术研究》文中认为近十年来,随着互联网发展的不断加速,全球宽带业务的流量迅速增长,诸如短视频、小视频、网络直播等业务如雨后春笋般出现;随着人工智能逐渐成为当前研究热点,对云计算、大数据等相应技术的需求也越来越大;最近几年,5G技术提出并且离商用越来越近,对于5G承载需求的关注日益增长,以上种种现象都表明,人们对网络的需求不仅是带宽的增加,而且对于时延及精度的方面也有一定要求。目前该领域的研究基本集中在单根光纤实现Tb/s或者Pb/s传输系统。为了实现高速率、大容量的传输,光纤通信系统常使用波分复用技术,而波分复用技术的关键在于发射端的多波长光源。可以利用多个不同波长的激光器作为光纤通信系统的光源,但是这种方案不仅增加了成本,而且难以部署,实用性下降。目前基于相位、强度调制器、循环频移器的多载波产生方案已经有多研究成果,但是往往存在驱动电压高,载波平坦度低,产生效率低等问题,因此研究低成本、高效率的多载波产生方案及应用具有重要研究意义。针对以上的问题,本文首先研究了多载波光源的研究背景、意义及发展现状;随后分析了多载波光源系统中主要器件的原理,例如相位调制器、马赫曾德调制器、光放大器等;接着提出了两种新型的多载波光源生成系统,包括产生原理及实现方案,在原理分析的基础上进行了性能仿真;最后研究了多载波在偏振模色散监测方面的应用。本论文主要研究工作如下:（l）分析了多载波光源的优势及国内外发展现状,理论研究了电光效应及多载波光源系统中各器件工作原理,例如相位调制器,强度调制器等,给出了相应的数学模型,为提出多载波光源方案奠定理论基础。（2）提出了一种基于双平行马赫曾德调制器的双边带多载波光源,进行了理论推导,并建立了数学模型。分析了小信号条件及大信号条件下的载波频移,进行了理想条件下的仿真,在循环30次的情况下,获得了载波数目为60、平坦度为0.6026dB的子载波。在循环50次的情况下,获得了载波数目为100、平坦度为0.7769dB的子载波。在循环100次的情况下,获得了载波数目为200,平坦度为1.148dB的子载波。同时分析了EDFA引入的噪声对输出载波载噪比的影响,进行了仿真,与理想条件下的输出载波相比,当载波数目为50时,在引入噪声情况下的输出载波载噪比要低约5dB。（3）提出一种基于双驱动马赫曾德调制器（DE-MZM）的频率锁定多载波发生器,该方案仅需要一个马赫曾德调制器及一个相位调制器即可产生循环频移载波,对此方案进行理论分析及数学推导,进行了理想条件下的仿真,循环30次的情况下,获得了载波数目为30、平坦度为2.4dB的子载波。循环50次的情况下,获得了载波数目为50、平坦度为4.8dB的子载波。（4）提出了一种基于多载波及半导体光放大器的交叉增益调制（SOA-XGM）的偏振模色散（PMD）监测方案,分析了PMD对信号的影响,研究了基于SOA的波长转换原理,给出了PMD监测系统的结构并利用Optisystem软件进行了仿真。对于10Gbits/s NRZ-4QAM的信号,其PMD监测范围可达l00ps,并且分析了累积色散对监测精度的影响,累积色散在200ps以内时,其动态监测范围约为2dB。
陈捷[7]（2019）在《QD-SOA中ASE特性与应用研究》文中指出量子点半导体光放大器（Quantum Dot Semiconductor Optical Amplifier,QDSOA）作为高速光信号处理器件,具有高增益、低噪声系数、宽增益带宽的优势。本文针对QD-SOA中放大自发辐射（Amplified Spontaneous Emission,ASE）的特性和应用,一方面分析了ASE噪声的负面影响,另一方面也利用ASE宽带特性实现了多波长转换,主要研究内容如下:（1）根据QD-SOA器件有源区的生长机制和能级分布,建立了仿真模型,包括增益展宽的计算和载流子的速率方程。针对ASE宽谱难以处理的问题,通过光谱分割的方式,建立了包含ASE的光场传播方程。通过不同初始条件下ASE谱最终收敛的测试结果证明了模型的稳定性。改变仿真的精度可以获得了不同分辨率下的ASE谱,据此提出了非均匀光谱分割的方式来提升仿真的效率。（2）对QD-SOA光放大过程中ASE噪声的影响进行了研究。分析了不同信号光功率下ASE谱的分布,验证了QD-SOA的载流子在基态和激发态的分布特点以及激发态作为基态的“蓄水池”作用。利用ASE谱计算噪声系数,作为ASE噪声对放大性能的劣化指标,同等长度下QD-SOA的噪声系数显着低于体材料和量子阱SOA。仿真研究表明,增大信号光功率、减小有源区长度、减少端面反射率可以降低噪声系数。最后OOK调制的高斯脉冲序列传输的仿真实验证明了信号光功率的增加对ASE噪声的抑制作用。（3）提出了一种基于ASE光交叉增益调制（ASE Cross Gain Modulation,ASEXGM）的多波长转换器。该方案无需辅助光且可以实现宽带的波长转换。方案中,基于基态和激发态增益饱和的差异,将信号光波长设置在基态,被调制的ASE光波长在激发态;针对不同波长处消光比的差异,在激发态中心左右各取8路相互间隔1nm的波长,可同时获得16路每路消光比不低于12.3dB的转换光。仿真研究表明,矩形脉冲相对于一阶、三阶高斯脉冲具有更大的消光比。减小注入电流、增大脉冲功率和脉冲宽度可以提高转换后ASE光的消光比,但也增加了转换后的脉冲宽度。最后初步验证了在OOK信号序列下,该系统可以实现200Gbit/s的高速波长转换。
刘天玮[8]（2017）在《基于SOA交叉增益调制效应的全光信号处理技术研究》文中认为在光通信技术日益发展的今天,人们开始对全光通信网络及其相关技术越来越重视。相比较于传统的电子通信技术,光纤通信技术不再受到‘电子瓶颈’效应对通信速率的影响,而在光信号处理部分使用全光器件可以进一步提高通信速率。半导体光放大器因其具有结构简单,体积小巧,易于集成而被广泛应用于光网络中的信号处理上。本论文基于半导体光放大器（SOA）的交叉增益调制效应（XGM）对全光信号处理技术中的全光波长转换以及全光逻辑门进行了理论和实验分析,主要成果如下:（1）设计了基于SOA交叉增益调制（XGM）效应的全光密集波分复用（DWDM）波长转换系统并进行仿真以及实验。进一步分析了密集波分复用下不同波长对系统波长转换效率的影响规律。（2）设计了基于SOA的XGM效应的全光异或（XOR）逻辑门仿真及实验。讨论了信号光同向及相向输入半导体光放大器两种情况下对结果的影响,全光异或逻辑门中信号延迟,SOA偏置电流,EDFA增益大小等参数对输出结果的影响,获取了系统最佳工作状态参数。由于SOA带来的信号劣化使得输出逻辑‘1’难以识别提出利用归零码输入信号可以避免这一问题。（3）在基于SOA全光逻辑门中由于不同输入组合得到的输出逻辑‘0’功率不同,本论文提出一种增加辅助光的手段使得多个零电平的功率差大幅度降低。在理论分析基础上设计实验系统通过仿真与实验讨论了辅助光的光功率,消光比等参数对零电平功率差的影响,验证了该方法的可行性。
王丹[9]（2016）在《基于SOA中非线性效应的全光码型转换研究》文中指出本文从半导体光放大器（SOA）的基本理论出发,对基于SOA的全光码型转换方案进行了研究。首先根据SOA的基本理论方程,对光波在SOA中的传输特性进行了数值模拟。之后研究并分析了基于SOA和光学带通滤波器（OBPF）级联结构的全光非归零码（NRZ）和归零码（RZ）之间的码型转换。接着以马赫-增德尔干涉仪（MZI）结构为理论基础,构建了基于SOA-MZI结构的全光NRZ-OOK到RZ-BPSK的码型转换方案。最后利用SOA和DI实现了多通道NRZ到RZ转换。首先根据SOA载流子速率方程和光波在SOA内的传输方程,采用分段的方法对SOA传播特性进行了仿真。接着,在OptiSystem仿真平台上实现了基于SOA和OBPF级联结构的RZ到NRZ和NRZ到RZ码型转换。在RZ到NRZ码型转换中,主要利用的是SOA中的交叉相位调制效应（XPM）。为了获得更好的码型转换效果,OBPF的失谐量的选择十分关键,当失谐量为蓝移0.9-1nm时,得到的信号消光比（EXT）最大,约为19.4dB。在反相区附近,输出信号的消光比很小,但无论是在蓝移区域还是红移区域,并不是失谐量越大越好,选取合适的失谐量才能够获得较高的消光比。在NRZ到RZ码型转换中,主要利用的是四波混频效应（FWM）,从输出结果可以看出,转换后的RZ信号的峰值有一定的抖动,因此该输出信号存在一定的非线性码型效应（NLP）。当控制信号脉冲脉宽为2ps时,NLP为1.19dB,当控制信号脉冲脉宽为8ps时,NLP的值为4.96dB,NLP效应随着脉宽的增大而增大。在相同消光比情况下,转换信号在时钟信号平均功率较高时易于得到更高的信噪比。因此在利用此方案进行码型转换时要综合考虑信噪比和消光比特性,选择合适的光功率。之后,本文根据SOA-MZI结构原理,构建了基于SOA-MZI结构的全光NRZ-OOK到RZ-BPSK的码型转换方案。并重点分析了辅助光注入功率对转换信号的影响。输出结果显示当辅助光功率较低时,输出的转换信号畸变较为严重,随着辅助光功率的增加,输出信号的质量逐渐好转,但增益有所下降。最后,本文构建了基于延时干涉仪（DI）和SOA的多通道NRZ到RZ码型转换方案,并着重从DI失谐量和时钟信号功率两个方面对输出结果进行了分析。结果表明当DI失谐量增加时,转换后RZ信号的脉宽逐渐减小。但DI失谐量不能够无限制增大,这是由于当失谐量过大时,会引入相邻信道的串扰,导致RZ信号波形劣化。时钟信号入射功率较小时,SOA中XGM效应较为强烈,使得输出信号受到增益调制而造成峰值抖动较大。随着时钟信号的入射功率增大,RZ信号的峰值抖动逐渐减小。
孙振超[10]（2016）在《全光伪随机序列发生与速率倍增系统的研究》文中提出伪随机码（PRBS）因其表现的良好随机特性,广泛应用于全光通信网络中,例如误码率的检测、编码/解码（扰码器）、加密解密（保密传输）、白噪声模拟、扩频调制（码分多址）等。传统电域的PRBS发生技术虽已十分成熟,但全光PRBS的发生还处于研究阶段,目前提出的一些全光发生方案大多面临结构复杂,产生的PRBS周期短,速率较低等问题。本文提出了一种新的全光PRBS发生方案,产生了超长周期的PRBS,该结构抛开传统线性移位寄存器的限制,使得系统结构大大简化。另一方面针对速率问题,提出了三种PRBS速率倍增方案,其研究成果对光通信技术的发展有重要意义。本论文的主要研究成果包括：1、提出了一种测量半导体光放大器（SOA）群速度色散的简单易行的实验方法,并在小信号输入条件下通过实验验证该方法的可靠性。基于SOA的增益函数,理论仿真了不同开关窗口和控制光能量下TOAD的输出特性。分析了TOAD伴随窗口的产生原因并提出了有效的抑制方法。利用开关窗口连续可调的TOAD对RZ码占空比进行调节,实验上将2.5Gb/s的RZ码占空比由50%（200ps）压缩至25%（100ps）和10%（40ps）,以及由25%展宽到50%。2、提出了一种基于TOAD及分路延迟结构的全光时钟速率倍增方案,理论仿真了时钟二、三、四倍速率提升。实验上实现了时钟的二倍速率提升,即由200MHz至400MHz以及1GHz至2GHz。利用TOAD实现了波长变换、全光与逻辑、异或逻辑和或逻辑等PRBS发生和速率倍增系统的关键技术。3、提出了一种基于全光同或逻辑和波长变换的PRBS发生方案,抛开了传统线性移位寄存器的限制,大大简化系统。实验上产生了1Gb/s速率周期为263-1的PRBS信号,测出了B-2-B信号和输出PRBS信号的误码率曲线。利用Diehard随机性检验包对产生的PRBS进行检验,通过了其全部的18项测试,并给出了对应的p值。4、基于m序列的性质,提出了三种保持码型不变的全光PRBS速率倍增系统。1)基于TOAD或逻辑反馈的全光PRBS速率倍增系统,实现了不同周期最终速率为4Gb/s的PRBS四倍速和八倍速。2)基于功率均衡器的全光PRBS速率倍增系统,实现了周期27-1的PRBS由2.5Gb/s至10Gb/s的速率提升。3)基于TOAD对RZ码占空比压缩的全光PRBS速率倍增系统,实现了周期27-1的PRBS由2.5Gb/s至10Gb/s的速率提升。
二、Simulation of Fast-Recovery Cross-Modulation Characteristics in Semiconductor Optical Amplifier with Assist Light（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Simulation of Fast-Recovery Cross-Modulation Characteristics in Semiconductor Optical Amplifier with Assist Light（论文提纲范文）
（1）光载射频信号处理若干技术及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光载射频信号处理的研究背景和意义 |
| 1.2 光载射频通信的发展动态及技术优势 |
| 1.2.1 光载射频信号处理与光载射频通信的国内外研究现状 |
| 1.2.2 光载射频通信技术的未来发展趋势 |
| 1.2.3 光载射频通信技术面临的挑战 |
| 1.2.4 射频光子信号处理在雷达系统中的应用及发展前景 |
| 1.3 论文主要内容及结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光载射频信号处理的理论基础 |
| 2.1 RoF系统中光载射频信号的产生 |
| 2.1.1 光载射频通信系统中的调制器 |
| 2.1.2 双光源外差混频技术 |
| 2.2 光电上变频和下变频技术 |
| 2.2.1 MZM实现上变频 |
| 2.2.2 EAM实现上变频 |
| 2.2.3 光电下变频技术 |
| 2.3 射频信号的光域调制与解调技术 |
| 2.3.1 光载射频信号的直接调制技术 |
| 2.3.2 光载射频信号的外调制技术 |
| 2.3.3 光载射频信号的包络检波解调 |
| 2.4 光载射频通信链路中的信号失真原因及分析 |
| 2.4.1 谐波失真问题研究 |
| 2.4.2 RoF系统光纤链路中的传输色散 |
| 2.4.3 RoF链路中的噪声产生原因及特性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 多信道高谱效相干光载射频通信系统 |
| 3.1 基于串联单边带调制的光载射频信号产生 |
| 3.1.1 光载射频信号串联单边带调制的方案设计 |
| 3.1.2 光载射频信号串联单边带调制的数学模型与理论推导 |
| 3.2 基于光正交单边带复用的光载射频信号产生 |
| 3.2.1 光载射频信号正交单边带复用的方案设计 |
| 3.2.2 光载射频信号正交单边带复用的理论推导与分析 |
| 3.3 多信道高谱效相干光载射频通信系统仿真与实验研究 |
| 3.3.1 相干光载射频通信系统仿真研究 |
| 3.3.2 多模态相干光载射频通信系统的设计及实验平台的建立 |
| 3.3.3 基于数字信号处理的光载射频通信相干接收与信号解调恢复 |
| 3.3.4 多信道高谱效光载射频通信系统实验结果及性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于硅基光电子的相干光载射频通信集成收发机 |
| 4.1 高Q值超窄带的光带通滤波器设计 |
| 4.1.1 基于硅基单微环的波长选择性光带通滤波器 |
| 4.1.2 基于串联多微环的可调谐超窄带光带通滤波器 |
| 4.2 基于硅基滤波器和硅基调制器的集成光载射频信号发射机设计 |
| 4.2.1 硅基双电极马赫-曾德尔调制器的设计与实现 |
| 4.2.2 硅基集成多信道光载射频信号发射机设计与实现 |
| 4.2.3 硅基光载射频信号发射机的仿真验证及结果分析 |
| 4.3 基于集成发射机的相干光载射频通信系统 |
| 4.3.1 集成相干光载射频信号发射机的实现 |
| 4.3.2 光载射频通信系统性能验证及结果分析 |
| 4.4 光载射频通信集成数字相干光接收机前端设计 |
| 4.4.1 集成数字相干光接收机的方案设计 |
| 4.4.2 集成数字相干光接收机前端的设计结构 |
| 4.4.3 数字相干光接收机前端模块的性能参数指标 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术 |
| 5.1 基于DP-DPMZM的光载射频信号移相与倍频方案 |
| 5.1.1 基于DP-DPMZM倍频相移方案的机理分析与数学模型 |
| 5.1.2 倍频功能的数值仿真与验证分析 |
| 5.1.3 移相功能的数值仿真结果及分析 |
| 5.1.4 基于DP-DPMZM的倍频移相系统性能影响因素分析 |
| 5.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器的设计方案 |
| 5.2.1 基于MZM和SOA的射频光子滤波模块设计 |
| 5.2.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器仿真验证及结果分析 |
| 5.2.3 射频光子滤波器的应用分析 |
| 5.3 基于SOA-MZI结构的光载射频信号移相器设计 |
| 5.3.1 光载射频信号移相的机理特点及典型设计方案分析 |
| 5.3.2 基于SOA-MZI结构的射频光子移相器设计方案 |
| 5.3.3 基于SOA-MZI的光载射频移相器仿真验证及结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究成果 |
| 6.2 不足之处及改进措施 |
| 6.3 未来展望 |
| 附录 |
| 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果目录 |
（2）基于回音壁模式光学微腔的非线性效应及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 WGM光学微腔中的非线性效应研究历史与现状 |
| 1.2.1 WGM光学微腔 |
| 1.2.2 基于WGM光学微腔的光学频率梳 |
| 1.2.3 基于WGM光学微腔的非线性效应及应用 |
| 1.3 本论文的结构安排 |
| 第二章 回音壁模式与非线性光学效应原理 |
| 2.1 回音壁模式理论基础 |
| 2.1.1 WGM光学微腔的特征参数 |
| 2.1.2 回音壁模式的几何光学分析 |
| 2.1.3 回音壁模式的电磁场理论分析 |
| 2.1.4 WGM光学微腔的耦合理论 |
| 2.2 基于WGM光学微腔的非线性光学效应原理 |
| 2.2.1 克尔光频梳原理 |
| 2.2.2 受激布里渊散射原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 微棒腔的优化、模式控制与封装技术研究 |
| 3.1 微棒腔的制备 |
| 3.2 微棒腔的特征参数测量 |
| 3.3 微棒腔的参数优化 |
| 3.3.1 微棒腔的Q值优化 |
| 3.3.2 微棒腔FSR的高精度优化 |
| 3.4 微棒腔的模式激发控制 |
| 3.4.1 微棒腔耦合系统仿真模型 |
| 3.4.2 WGM耦合效率控制 |
| 3.4.3 WGM激发数量控制 |
| 3.4.4 WGM的选择性高效激发 |
| 3.5 微棒腔的封装 |
| 3.5.1 封装结构与方案设计 |
| 3.5.2 微棒腔-锥形光纤封装器件功能及性能测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于WGM光学微腔的克尔光频梳研究 |
| 4.1 单孤子克尔光梳的产生 |
| 4.1.1 背景介绍 |
| 4.1.2 一种相干辅助激光加热方案 |
| 4.1.3 基于相干辅助激光加热方案的单孤子克尔光梳产生 |
| 4.1.4 泵浦光失谐量的高精度调谐 |
| 4.1.5 单孤子克尔光梳的稳定性提升 |
| 4.2 基于辅助激光的相对频率噪声抑制研究 |
| 4.2.1 背景介绍 |
| 4.2.2 噪声抑制机制及有效性测试 |
| 4.2.3 噪声抑制效果对比实验 |
| 4.3 单孤子克尔光梳的优化 |
| 4.3.1 光谱包络优化 |
| 4.3.2 本征功率优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于WGM光学微腔非线性效应的应用研究 |
| 5.1 孤子克尔光梳的注入锁定及应用 |
| 5.1.1 背景介绍 |
| 5.1.2 基于单孤子克尔光梳注入锁定的光源 |
| 5.1.3 基于单孤子克尔光梳注入锁定光源的通信实验 |
| 5.2 基于微棒腔SBS的载波恢复 |
| 5.2.1 背景介绍 |
| 5.2.2 基于模间SBS的载波恢复 |
| 5.2.3 基于SBS载波恢复的SHD传输实验 |
| 5.3 本章小节 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（3）基于快速序列匹配的光子防火墙技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 光网络概述 |
| 1.1.2 光子防火墙概述 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于相关器的序列匹配 |
| 1.2.2 基于全光逻辑门的序列匹配 |
| 1.3 论文主要工作与意义 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 半导体光放大器概述 |
| 2.1 半导体光放大器的工作原理 |
| 2.2 半导体光放大器的非线性效应 |
| 2.2.1 交叉增益调制 |
| 2.2.2 交叉相位调制 |
| 2.2.3 四波混频 |
| 2.3 半导体光放大器的特性 |
| 2.3.1 增益饱和特性 |
| 2.3.2 模式效应 |
| 2.4 VPItransmissionMaker中SOA的仿真 |
| 2.4.1 VPItransmissionMaker仿真软件介绍 |
| 2.4.2 AmpSOA模块介绍 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于推挽式SOA-MZI的快速序列匹配系统 |
| 3.1 快速序列匹配系统的工作原理 |
| 3.2 基于推挽式SOA-MZI的全光逻辑门的仿真 |
| 3.2.1 全光异或门的原理与仿真实现 |
| 3.2.2 全光与门的原理与仿真实现 |
| 3.2.3 全光再生器的原理与仿真实现 |
| 3.3 快速序列匹配系统的仿真 |
| 3.3.1 仿真平台搭建 |
| 3.3.2 仿真结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 新型快速序列匹配系统的设计与实现 |
| 4.1 实时切割的序列匹配系统 |
| 4.1.1 实时切割的序列匹配系统的结构 |
| 4.1.2 实时切割的序列匹配系统的工作原理 |
| 4.2 并行处理的序列匹配系统 |
| 4.2.1 并行处理的序列匹配系统的结构 |
| 4.2.2 并行处理的序列匹配系统的工作原理 |
| 4.2.3 仿真平台搭建 |
| 4.2.4 仿真结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录: 缩略词表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（4）相干通信体制下的全光再生技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光通信发展概述 |
| 1.2 相干通信中的全光再生技术现状 |
| 1.2.1 相干光通信技术 |
| 1.2.2 全光再生技术 |
| 1.2.3 高阶调制信号全光再生 |
| 1.2.4 全光再生器的性能监测 |
| 1.3 论文主要内容 |
| 第二章 空频泵浦消耗四波混频的理论研究方法 |
| 2.1 光纤非线性耦合模方程和数值方法介绍 |
| 2.1.1 光纤非线性耦合模方程 |
| 2.1.2 数值计算方法 |
| 2.2 单模光纤泵浦消耗下四波混频的解析分析 |
| 2.2.1 泵浦消耗相位不敏感FWM的解析方法 |
| 2.2.2 泵浦消耗情形的功率转移特性 |
| 2.2.3 泵浦消耗情形的相位匹配条件 |
| 2.2.4 小信号近似与泵浦消耗情形的比较 |
| 2.3 泵浦消耗条件下空频域四波混频的解析分析理论模型 |
| 2.3.1 空频域FWM耦合模方程 |
| 2.3.2 解析解的验证 |
| 2.3.3 解析分析方法的应用 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于码型转换的星型QAM信号全光再生技术研究 |
| 3.1 星型QAM全光再生系统结构 |
| 3.2 QAM信号全光格式转换方案 |
| 3.2.1 格式转换的原理 |
| 3.2.2 调制格式转换方案的系统结构 |
| 3.2.3 8QAM格式转换的结果 |
| 3.2.4 16QAM情形的仿真结果 |
| 3.3 QAM信号的极坐标全光再生方案 |
| 3.3.1 极坐标再生器的系统仿真结构 |
| 3.3.2 基于NOLM结构的幅度再生优化 |
| 3.3.3 基于PSA的相位再生优化 |
| 3.3.4 极坐标QAM再生器的系统性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 全光再生器的带内光信噪比测量技术研究 |
| 4.1 光信噪比测量技术简介 |
| 4.1.1 光信噪比定义 |
| 4.1.2 光信噪比带外测量技术 |
| 4.1.3 光信噪比带内测量技术 |
| 4.2 全光再生器的带内光信噪比测量方法 |
| 4.2.1 全光再生器的非线性噪声转移特性 |
| 4.2.2 全光再生器带内光信噪比的测量原理 |
| 4.3 基于PSA结构的全光再生器的OSNR测量 |
| 4.3.1 系统结构 |
| 4.3.2 测量结果和讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于少模光纤非线性的参量放大和全光再生研究 |
| 5.1 少模通信系统中的光放大和再生技术 |
| 5.2 少模光纤参量放大器的研究 |
| 5.2.1 少模光纤参量放大器的模型 |
| 5.2.2 少模非线性光纤优化 |
| 5.2.3 少模参量放大的增益特性 |
| 5.3 基于NOLM结构的少模多通道全光再生 |
| 5.3.1 少模再生器系统结构 |
| 5.3.2 FM-NOLM的工作原理 |
| 5.3.3 最佳工作点的条件 |
| 5.3.4 FM-NOLM的设计 |
| 5.3.5 QPSK信号的再生效果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（5）基于集成光子芯片的全光信息处理技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 全光信息处理技术的简介 |
| 1.2 光子集成芯片中的非线性研究现状 |
| 1.2.1 光子集成芯片 |
| 1.2.2 氮化硅波导 |
| 1.2.3 硅基波导 |
| 1.3 论文主要内容 |
| 第二章 基于辅助激光加热的集成微腔耗散光孤子产生 |
| 2.1 背景介绍 |
| 2.2 微腔耗散光孤子理论与辅助激光加热方案原理 |
| 2.2.1 光学微腔主要特征参数 |
| 2.2.2 微腔克尔光梳DKS锁模机理 |
| 2.2.3 辅助激光加热基本原理 |
| 2.2.4 辅助激光加热方案的理论模型 |
| 2.2.5 辅助激光对DKS锁模过程的影响分析 |
| 2.3 基于辅助激光加热的Si3N4 微腔DKS产生 |
| 2.3.1 Si_3N_4 微腔参数测量 |
| 2.3.2 微腔耗散光孤子的稳定产生 |
| 2.4 基于辅助激光加热方案的DKS的特性测量 |
| 2.4.1 DKS相干性测量 |
| 2.4.2 DKS频率稳定性 |
| 2.4.3 DKS的时域特征 |
| 2.4.4 背向散射辅助光对DKS的扰动 |
| 2.5 基于辅助激光加热方案的DKS新的物理特性 |
| 2.5.1 DKS新的存在区间 |
| 2.5.2 确定性孤子产生 |
| 2.5.3 光孤子突发现象 |
| 2.5.4 DKS状态的自动恢复 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于集成克尔光梳的先进光传输技术 |
| 3.1 背景介绍 |
| 3.2 基于Kerr-EO混合光梳的大容量相干通信 |
| 3.2.1 Kerr-EO混合光梳的产生 |
| 3.2.2 基于Kerr-EO混合光梳的相干通信实验 |
| 3.3 基于关联DKS光梳的大容量相干通信 |
| 3.3.1 基于收发端频率锁定的多波长光源的相干通信介绍 |
| 3.3.2 关联克尔光梳的异地再生 |
| 3.3.3 基于关联克尔光梳的相干通信 |
| 3.3.4 基于关联克尔光梳相干通信的DSP算法优化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于光子芯片的载波提取与全光再生技术研究 |
| 4.1 基于高Q值集成Si_3N_4 微环的载波提取 |
| 4.1.1 背景介绍 |
| 4.1.2 高Q值 Si_3N_4 微环腔中OPA的理论模型 |
| 4.1.3 高Q值微腔特性测量 |
| 4.1.4 微腔中的OPA特性研究 |
| 4.1.5 基于微环腔载波提取的SHD实验研究 |
| 4.2 基于硅基波导的多波长全光信号再生 |
| 4.2.1 背景介绍 |
| 4.2.2 硅基波导中多波长再生的理论模型 |
| 4.2.3 基于硅基波导的多波长全光再生器方案设计 |
| 4.2.4 硅基波导中多波长再生实验 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（6）多载波的产生与应用技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤通信的发展现状及趋势 |
| 1.2 多载波光源及应用的研究意义和发展现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第二章 多载波光源系统及主要器件介绍 |
| 2.1 各向异性晶体中的双折射现象 |
| 2.1.1 各向异性 |
| 2.1.2 介电常数张量 |
| 2.1.3 晶体双折射现象的推导 |
| 2.1.4 折射率椭球 |
| 2.2 晶体的电光效应及电光调制原理 |
| 2.2.1 晶体的电光效应 |
| 2.2.2 相位调制 |
| 2.3 电光调制器介绍 |
| 2.3.1 相位调制器 |
| 2.3.2 强度调制器 |
| 2.3.3 IQ调制器 |
| 2.4 基于电光调制器的多载波生成方案 |
| 2.4.1 基于单马赫曾德调制器的多载波生成方案 |
| 2.4.2 基于级联相位调制器与强度调制器的多载波生成方案 |
| 2.4.3 基于IQ调制器的多载波生成方案 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于DPMZM产生双边带频移环路的多载波生成方案 |
| 3.1 双环路多载波生成系统 |
| 3.2 基于DPMZM产生双边带频移环路的多载波生成方案 |
| 3.2.1 小信号调制下的载波频移分析 |
| 3.2.2 大信号下的载波频移分析 |
| 3.2.3 理想条件下多载波光源输出稳定性分析 |
| 3.3 基于DPMZM的多载波生成系统性能仿真 |
| 3.3.1 射频驱动电压大小对输出载波平坦度的影响 |
| 3.3.2 射频驱动电压失配对输出载波平坦度的影响 |
| 3.3.3 理想条件下多载波输出性能仿真 |
| 3.3.4 噪声条件下多载波输出性能仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于双极型马赫曾德调制器的多载波光源的研究 |
| 4.1 双极型马赫曾德调制器调制特性 |
| 4.2 基于DE-MZM单边带调制的多载波光源 |
| 4.2.1 基于DE-MZM的单边带调制结构 |
| 4.2.2 基于DE-MZM的多载波生成系统 |
| 4.3 基于DE-MZM的多载波生成系统性能仿真 |
| 4.3.1 射频驱动电压对输出的影响 |
| 4.3.2 射频驱动电压及循环次数对输出平坦度的影响 |
| 4.3.3 基于DE-MZM的多载波生成系统输出稳定性仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于多载波及SOA-XGM的PMD监测技术研究 |
| 5.1 偏振模色散的理论基础 |
| 5.1.1 单模光纤中的双折射现象 |
| 5.1.2 偏振模色散概念 |
| 5.2 半导体光放大器的理论基础 |
| 5.2.1 半导体光放大器简介 |
| 5.2.2 半导体光放大器的非线性 |
| 5.2.3 基于SOA交叉增益调制的波长转换 |
| 5.3 基于多载波及SOA-XGM的PMD监测系统 |
| 5.3.1 偏振模色散对信号的影响 |
| 5.3.2 基于多载波及SOA-XGM的PMD监测系统原理 |
| 5.4 基于多载波及SOA-XGM的PMD监测系统性能仿真 |
| 5.4.1 2.5Gbit/s信号的PMD监测仿真 |
| 5.4.2 输入信号光功率对监测的影响 |
| 5.4.3 辅助光功率对监测的影响 |
| 5.4.4 线宽增强因子对监测的影响 |
| 5.4.5 其他因素对监测的影响 |
| 5.4.6 10Gbit/s信号的PMD监测仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（7）QD-SOA中ASE特性与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 QD-SOA理论模型的研究现状 |
| 1.2.2 ASE理论模型的研究现状 |
| 1.3 本论文主要研究内容 |
| 第二章 QD-SOA中 ASE仿真模型的研究 |
| 2.1 QD-SOA结构和工作原理 |
| 2.1.1 QD-SOA的结构 |
| 2.1.2 有源区的生长机制 |
| 2.1.3 有源区的能级 |
| 2.2 仿真模型 |
| 2.2.1 增益的计算方式 |
| 2.2.2 信号光和ASE光的传播方程 |
| 2.2.3 载流子速率方程 |
| 2.3 仿真处理 |
| 2.3.1 离散化处理 |
| 2.3.2 方程的求解 |
| 2.3.3 静态和动态仿真 |
| 2.4 仿真结果与讨论 |
| 2.4.1 有源区的空间分布 |
| 2.4.2 仿真模型的稳定性 |
| 2.4.3 仿真模型的效率 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 ASE对QD-SOA放大性能的影响 |
| 3.1 ASE谱的研究 |
| 3.1.1 信号光功率对ASE谱的影响 |
| 3.1.2 跃迁时间对ASE谱的影响 |
| 3.1.3 反射率对ASE谱的影响 |
| 3.2 QD-SOA放大性能的研究 |
| 3.2.1 增益和噪声系数 |
| 3.2.2 小信号增益谱 |
| 3.2.3 增益饱和效应 |
| 3.3 器件参数的影响 |
| 3.3.1 有源区长度的影响 |
| 3.3.2 信号光功率的影响 |
| 3.3.3 反射率的影响 |
| 3.4 脉冲序列通过QD-SOA的仿真结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于ASE-XGM的多波长转换器的研究 |
| 4.1 ASE-XGM原理和方案 |
| 4.1.1 ASE-XGM的原理 |
| 4.1.2 基于ASE-XGM的多波长转换方案 |
| 4.1.3 多波长转换器的应用 |
| 4.2 单脉冲下的仿真转换效果 |
| 4.2.1 不同调制方式的影响 |
| 4.2.2 不同波长的影响 |
| 4.2.3 不同脉冲波形的影响 |
| 4.3 工作参数对ASE-XGM效果的影响 |
| 4.3.1 注入电流的影响 |
| 4.3.2 脉冲功率的影响 |
| 4.3.3 脉冲宽度的影响 |
| 4.4 脉冲序列下的仿真转换结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在学期间取得的与学位论文相关的研究成果 |
（8）基于SOA交叉增益调制效应的全光信号处理技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本论文选取方案 |
| 1.4 本论文的工作 |
| 2 SOA理论分析 |
| 2.1 SOA基本结构 |
| 2.2 SOA的数学模型 |
| 2.3 SOA增益饱和特性 |
| 2.4 SOA非线性效应 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于SOA的全光波长转换系统 |
| 3.1 全光波长转换原理 |
| 3.2 全光波长转换仿真 |
| 3.3 全光波长转换实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于SOA交叉增益调制的全光逻辑异或门 |
| 4.1 全光逻辑异或原理 |
| 4.2 全光逻辑异或仿真 |
| 4.3 全光逻辑异或实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于辅助光的SOA全光逻辑门性能优化技术 |
| 5.1 辅助光设计结构及原理分析 |
| 5.2 仿真结果 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（9）基于SOA中非线性效应的全光码型转换研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 半导体光放大器在光信号处理方面的应用 |
| 1.3 基于半导体光放大器的全光码型转换的研究现状 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 第二章 半导体光放大器的基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 半导体光放大器 |
| 2.2.1 半导体光放大器的结构和特点 |
| 2.2.2 半导体光放大器中非线性效应 |
| 2.2.3 半导体光放大器的基本理论方程 |
| 2.2.4 数值模拟结果分析 |
| 2.3 SOA中超快动态响应分析 |
| 2.3.1 理论分析 |
| 2.3.2 数值模拟结果及分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 码型调制与半导体光放大器中的非线性效应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 码型调制 |
| 3.2.1 马赫-增德尔调制器 |
| 3.2.2 归零码和非归零码的产生 |
| 3.3 SOA中非线性效应 |
| 3.3.1 交叉增益调制和交叉相位调制 |
| 3.3.2 四波混频 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于SOA与OBPF级联结构的码型转换 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于SOA和OBPF级联结构的RZ到NRZ码型转换 |
| 4.2.1 理论分析与模型搭建 |
| 4.2.2 结论分析 |
| 4.3 基于SOA和OBPF级联结构的NRZ到RZ码型转换 |
| 4.3.1 理论分析与模型搭建 |
| 4.3.2 结论分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于MZI结构的码型转换 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于SOA-MZI结构的全光NRZ-OOK到RZ-BPSK的码型转换 |
| 5.2.1 SOA-MZI结构特点 |
| 5.2.2 NRZ-OOK到RZ-BPSK的码型转换 |
| 5.3 基于SOA和DI实现多通道NRZ到RZ转换 |
| 5.3.1 DI结构特点 |
| 5.3.2 多通道NRZ到RZ码型转换 |
| 5.4 本章小结 |
| 主要结论与展望 |
| 主要结论 |
| 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（10）全光伪随机序列发生与速率倍增系统的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 伪随机序列的概述与应用 |
| 1.1.1 伪随机序列的概述 |
| 1.1.2 真、伪随机序列的特征比较 |
| 1.1.3 伪随机序列的应用 |
| 1.1.4 高速全光伪随机码发生和速率倍增的研究意义 |
| 1.2 全光伪随机码发生技术研究现状 |
| 1.3 全光伪随机码速率倍增技术研究现状 |
| 1.4 本文的研究内容与结构 |
| 2 太赫兹光学非对称解复用器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 SOA特性分析 |
| 2.2.1 SOA的色散特性分析 |
| 2.2.2 SOA的交叉相位调制 |
| 2.3 TOAD开关特性研究 |
| 2.3.1 TOAD开关特性理论分析 |
| 2.3.2 伴随窗口的产生与抑制 |
| 2.4 基于TOAD结构RZ码占空比调节 |
| 2.4.1 理论分析 |
| 2.4.2 实验系统介绍与实验结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 全光时钟速率倍增、波长变换与全光逻辑 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于TOAD的全光时钟速率倍增 |
| 3.2.1 TOAD的双峰现象 |
| 3.2.2 二倍时钟速率提升 |
| 3.2.3 三倍时钟速率提升 |
| 3.2.4 四倍时钟速率提升 |
| 3.3 基于TOAD的全光波长变换 |
| 3.3.1 基于TOAD波长变换的理论分析 |
| 3.3.2 基于TOAD波长变换的实验研究 |
| 3.4 基于TOAD全光逻辑 |
| 3.4.1 或逻辑门(OR) |
| 3.4.2 与逻辑门(AND) |
| 3.4.3 异或逻辑门(XOR) |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于全光TOAD同或逻辑和波长变换的PRBS发生系统 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 全光PRBS发生器原理 |
| 4.2.1 M序列产生方法及随机性体现 |
| 4.2.2 抛开移位寄存器的m序列发生原理 |
| 4.3 大范围高精度延迟结构 |
| 4.3.1 延迟粗调 |
| 4.3.2 延迟细调 |
| 4.4 全光PRBS发生器实验研究 |
| 4.4.1 实验系统及光路调节 |
| 4.4.2 实验结果分析 |
| 4.5 生成PRBS的随机性检验 |
| 4.5.1 基于位图填充的随机性直观检验 |
| 4.5.2 Diehard随机性检验包检验 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 全光伪随机码的速率倍增 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 速率倍增的工作原理 |
| 5.3 基于TOAD或逻辑反馈的PRBS倍速 |
| 5.3.1 工作原理与理论分析 |
| 5.3.2 实验与结果分析 |
| 5.4 基于功率均衡器的PRBS倍速系统 |
| 5.4.1 原理与理论分析 |
| 5.4.2 实验与结果分析 |
| 5.5 基于TOAD的占空比压缩后的PRBS倍速系统 |
| 5.5.1 原理分析 |
| 5.5.2 实验研究 |
| 5.6 三种速率倍增系统的性能对比分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 已取得的研究成果 |
| 6.2 需要进一步优化的问题 |
| 参考文献 |
| 缩写词索引 |
| 作者简历 |
| 攻读博士期间发表论文 |
| 攻读博士期间申请专利 |
| 学位论文数据集 |
四、Simulation of Fast-Recovery Cross-Modulation Characteristics in Semiconductor Optical Amplifier with Assist Light（论文参考文献）
- [1]光载射频信号处理若干技术及应用研究[D]. 陈光. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]基于回音壁模式光学微腔的非线性效应及应用研究[D]. 温钦. 电子科技大学, 2021
- [3]基于快速序列匹配的光子防火墙技术研究[D]. 郭俊峰. 北京邮电大学, 2020(05)
- [4]相干通信体制下的全光再生技术研究[D]. 万峰. 电子科技大学, 2020(07)
- [5]基于集成光子芯片的全光信息处理技术研究[D]. 耿勇. 电子科技大学, 2019(04)
- [6]多载波的产生与应用技术研究[D]. 张若嶒. 北京邮电大学, 2019(08)
- [7]QD-SOA中ASE特性与应用研究[D]. 陈捷. 电子科技大学, 2019(01)
- [8]基于SOA交叉增益调制效应的全光信号处理技术研究[D]. 刘天玮. 华中科技大学, 2017(03)
- [9]基于SOA中非线性效应的全光码型转换研究[D]. 王丹. 江南大学, 2016(02)
- [10]全光伪随机序列发生与速率倍增系统的研究[D]. 孙振超. 北京交通大学, 2016(12)