全光码型转换的研究

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1、华中科技大学博士学位论文_全光码型转换的研究_姓名：余宇申请学位级别：博士专业：光电信息工程指导教师：黄德修;张新亮20090211未来的高速大容量光通信网络将会融合密集波分复用(DWDM)和光时分复用(otdm)技术，rtr丁在不同网络中适合采用不同的调制格式，因此在网络之间的接口处，需要有全光码型传换器来实现不同调制格式之间的传换。另外，为了进一步捉高光通信系统的传输容量，许多新的、具有高光谱效率的调制格式相继出现，如何实现这些新型调制格式的产生、解调和相互之间的转换，也是值得深入研究的问题。论文

2、在国家863计划和教育部新世纪优秀人才计划支持下，利用有源非线性器件——半导体光放大器(SOA)或者无源滤波器件系统全面地研究了各种码型转换功能,包括幅度调制格式(ASK/OOK)Z间的转换、相位调制格式(PSK)Z间的转换、OOK格式和PSK格式之间的转换、多通道码型转换、多级调制格式之间的转换等等。概况全文，主要研究成果和学术贡献有如下儿个方面：(1)分析了高速光纤传输系统中几种主要调制格式的产生方法及理论基础，并比较了它们的时域及频域特性。针对不同调制格式频域特性的不同，分析了利用非线性光学器件

3、结合不同类型光学滤波器实现各种码型转换的可能性，为基于这些器件实现各种码型转换功能打下了理论基础。(2)系统深入研究了不同OOK格式Z间的转换。首次在SOA环镜的理论分析模型中考虑了偏振效应，并基于此模型很好解释了非归零码(NRZ)到伪归零码(PRZ)的转换实验屮码型效应得到改善的机理。其次，基于自制的光纤型延时于涉仪(DI)方案、SOA串接滤波器方案及单个滤波器方案分别实现了NRZ到PRZ转换。进一步,在单个滤波器方案的基础上，提出了一种新型的NRZ时钟恢复系统。接着，利用DI串接窄带滤波器方案首次

4、实现了任意占空比RZ格式到NRZ格式的转换，将DI的梳状滤波特性和窄带滤波器相结合，能针对性地滤除不同占空比RZ信号的光谱中线状分量，很好地实现不同占空比RZ信号到NRZ信号的转换。最后，基于DI串接滤波器方案进-步提出并实现了一种新型的载波抑制RZ(CSRZ)信号到两路NRZ信号转换的方案，通过选择合适梳状谱间隔的DI,能在其两个输岀端口分别得到从原始CSRZ两个载波处提取的NRZ信号。(3)系统深入研究了PSK格式到00K格式的转换，即PSK格式的解调。首次提出了利用失谐滤波器方案分别对NRZ-D

5、PSK和NRZ-DQPSK信号解调的方案，分析了解调过程中滤波器各项参数的容忍度；基于给定参数的滤波器，实验验证了不同速率下的NRZ-DPSK和NRZ-DQPSK的解调。在DPSK信号解调的基础上，首次实现了NRZ-DPSK信号的时钟恢复，述实现了一种新型的残缺边带改进的光双二进制(VSB-MDRZ)格式，并验证了其优异的传输特性。(4)完整地研究了不同PSK格式Z间的转换。在理论分析和数值模拟的基础上，提出了一种实现NRZ-DPSK和RZ-DPSK之间相互转换的方案。利用SOA-MZI作为非线性器件

6、，实验实现了NRZ-DPSK到RZ-BPSK的转换。(1)理论和实验研究了波分复用(WDM)系统中的多通道码型转换。首次提出并实现了多种针对多路信号并行进行全光信号处理的解决方案，能同时对波分复用系统屮的多通道幅度调制或相位调制信号进行再生码型转换。利用单个SOA和DI,理论分析和实验实现了16X10Gb/s密集波分复用(DWDM)通道NRZ到RZ转换过程，可以得到不同占空比的RZ信号，转换前后信号的时间抖动性得到极大改善。还利用相位调制器(PM)实现了16X10Gb/s、8X20Gb/s情况下的NR

7、Z到RZ再生转换，误码特性及消光比改善显示岀转换后信号质量得到显著再生。最后，提出并实现了一种新型的NRZ-DPSK信号的WDM系统，无需附加的DPSK解调器，基于商用AWG就能实现10到40Gb/s的多通道NRZ-DPSK信号的解调和解复用。(2)对多级调制格式的产生和转换进行了研究。在对已报道的多级幅度调制(M-ASK)、多级相位调制(M・PSK)、多级幅度和相位混合调制以及基于这些高级调制格式的不同复用技术进行了一个完整的总结和比较的基础上，分别实现了3级和4级NRZ-ASK信号；3级和4级NR

8、Z-PSK信号；3级、4级和5级MDRZ信号。首次提出并实现了多级NRZ-ASK信号到多级RZ-ASK信号的转换，达到无误码工作状态。关键词：全光码型转换半导体光放大器光学滤波器幅度调制信号相位调制信号多级调制AbstractFutureall-opticalnetworksshouldbethehybridofWDMandOTDM・Differentnetworks,whichutilizedifferenttechniques,requirematc