基于soa中非线性效应的全光码型转换研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：基于SOA中非线性效应的全光码型转换研究英文并列题目：ResearchofAllOpticalFormatConversionBasedonNonlinearEffectsinSOA研究生：王丹专业：信号与信息处理研究方向：通信信号分析与处理导师：余震虹副教授指导小组成员：学位授予日期：2016.6答辩委员会主席：于凤芹江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一六年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外

2、，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南＾大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：如／絳月１日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定：江南大学有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、＾印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且

3、本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名：Ｉ■弁导师签名：日期：Ｗ各年（月Ｉ日摘要摘要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

4、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

5、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

6、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

7、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。关键词：非线性光学；半导体光放大器；非线性效应；码型转换IAbstractAbstractTheall-opticalcodeswitchingbasedonSOAisstudiedbasedonthebasicequationofSemiconductorOpticalAmplifier(SOA).Thepropagationpro

8、pertiesofopticalwaveinSOAaresimulated.WeuseSOAandOBPFcascadestructuretoachieveall-opticalNRZtoRZandRZtoNRZcodeconvers