基于半导体光放大器全光码型转换的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要未来提高光通信网络容量的方案之一是结合波分复用(WDM)和光时分复用(OTDM)技术。由于超快的OTDM系统偏向于使用归零(I呓)码，而速率相对较低(如100bit／s)的WDM网络多采用非归零(NRz)码，因此在超快的OTDM系统与较低速的WDM网络接口处，全光RZ和NRZ码的相互转换就非常重要。此外，将NRZ信号转换为包含时钟分量的RZ信号或伪归零(PRZ)信号有利于NRZ信号的全光时钟提取，因此在全光时钟恢复中全光码型转换十分重要。本文在国家重大基础研究计戈U(973计划)的资助下，对基于半导体光放大器(sOA)的全光码型转换进行了理论和实验研究。主要内容有：

2、(1)介绍了未来光通信网络的可能发展趋势，分析了全光码型转换的意义，阐述了全光码型转换的研究现状。(2)从载流子的速率方程、光功率的传输方程出发，采用SOA的分段模型，对SOA的静态和动态增益饱和特性进行了模拟，并对数值模拟得到的结果进行了分析和总结。(31基于半导体光放大器延迟干涉(SOA—DI)装置实现了100bit／s全光RZ码到NRZ码以及NRZ码到PRZ码转换的数值模拟。模拟了转换输出的波形，以及转换过程中信号光经历的增益和位相变化，同时还分析了实现码型转换所需的条件及注入电流对码型转换的影响。(4)基于环内含有半导体光放大器的光纤环镜(SOA环镜)实现了100bit／s全光NRZ码

3、到PRZ码转换的数值模拟。模拟了转换输出的波形，以及转换过程中信号光经历的增益和位相变化。最后分析了两种码型转换方案的异同。(5)基于SOA环镜实现了2．50bit／s全光NRZ码到PRZ码的码型转换，同时实现了反向的波长转换。实验结果与理论计算吻合。(6)基于SOA-DI装置进行了2．50biffs的NRZ码到PRZ码转换的实验研究。实验中不能得到稳定的码型转换结果，对此分析了造成输出波形不稳定的主要原因，并提出了可行的解决方案。关键词。半导体光放大器全光码型转换非归零码归零码伪归零码—————————————————————————————————————————一I华中科技大学硕士学位论

4、文ABSTRACTBothwavelengthdivisionmultiplexing(WDM)technologyandopticaltimedivisionmultiplexing(OTDM)technologyarelikelytoemployedtoimprovethecapacityoffutureopticaleommuuicationnetwork．Thereturn-to-zero(RZ)formatispreferredinultra—fastOTDMsystem，whilethenon-return-to-zero(NRZ)formatispreferredinlowers

5、peed(forexample100bit／s)WDMnetwork．Therefore，all—opticalRZ-to-NRZconversionandNRZ-to-RZconversionareessentialininterfacingtheultra-fastOTDMsystemsandthelowerspeedWDMnetworks．Furthermore,itishelpfulforNRZsignaltorealizeall—opticalclockextractbyconvertingfromtheNRZsignaltotheRZsignalorthepseudo—return

6、-to—zero(PRZ)signalincludingclockcomponent．Thereby，all·opticaldataformatconversionisveryimportantinall-opticalclockrecovery．SupportedbyImportantNationalBasicResearchProgramofChina(973Program)，thispaperpresentsthetheoreticalandexperimentalresearchesonall-opticaldataformatconversionbasedonsemiconducto

7、ropticalamplifier(SOA)．Themaincontentsareasfollows：(1)Thepossibledevelopmenttrendoffutureopticalcommunicationnetworkisintroduced；thesignificationofall-opticaldataformatconversionisanalyzed；andthelates