一、Single to 16-Channel Wavelength Conversion at 10 Gb/s Based on Cross-Gain Modulation of ASE in SOA（论文文献综述）
孔晓艺[1]（2021）在《全光通信系统中利用非线性效应进行调制格式转换和波长转换的仿真研究》文中研究表明在通信领域,光纤通信占据了重要的位置,特别是在5G（5th-Generation）时代到来之际,面临着大容量的数据交换和传输,信息传输网络的容量利用率需要扩大,传输速率要提高。全光通信系统以其传输信息的高效性逐渐代替了传统的“光-电-光”传输模式。全光信号处理的方式弥补了传统电子信号处理的不足,支持超快透明的光信号处理,是适用于实际通信系统中的信号处理方式。高速全光信号处理功能能够更便捷地实现灵活、低延迟的网络数据流量管理。其中,全光调制格式转换和波长转换在未来的光纤网络设计中,对于提高波长路由能力、提高网络可重构性具有重要作用。本文设计了在全光通信系统中通过非线性效应进行调制格式转换和波长转换的两个方案。传统的信息调制格式转换需要将光信号解调为电信号,对信息进行解调,然后以新的调制格式对信息进行重新调制以进行传输。全光调制格式转换方案简化了光电转换部分,在当信息传输系统中不具有匹配的16QAM（16-Quadrature Amplitude Modulation）接收器时适用,并且本方案所设计的系统可以实现波长组播,即当信息从单用户发送到多端用户时,该系统也适用。先前提出的方案中并无法实现波长多播,或者两个转换后的QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）信号的质量不同且较差,本文的方案解决了这些不足。本方案通过激光源与泵浦光在高度非线性光纤（High Nonlinear Fiber,HNLF）中进行四波混频,新生成的光与原16QAM相位方向是正交的,然后通过偏振滤波将两路正交的16QAM分离,通过半导体光放大器（Semiconductor Optical Amplifier,SOA）进行自相位调制和交叉增益调制,使输入脉冲压缩整形,从而实现从16QAM到QPSK调制格式的转换,通过选择合适的光子器件使最终输出的两路QPSK调制格式的信号都保持在X方向,作为并行的两路信号,从而最终实现了从一路16QAM信号到两路并行QPSK信号的调制格式转换。本文对系统转换过程中的光谱图以及星座图的变化作出了分析和解释,根据测得的数据,得到了输入端光信噪比（Optical Signal Noise Ratio,OSNR）、原始信号光的光功率和泵浦光的光功率与系统误码率的测得数据,得出了之间的相互关系和影响趋势。本文用软件对系统进行了仿真实验,证实系统可以成功运行,而且得出了理想的结果,足以证明该方案搭载于现实通信系统中是可以进行实际操作的。在通信系统中,通常会因为波长信道数受限,导致通信过程中发生波长竞争,全光波长转换可以直接实现波长复用,解决信道数受限的问题。通信网络的容量利用率和信号的传输速率的提高,也能够通过全光波长转换的方式得以实现,因此全光波长转换的研究有着重要的现实意义。本文所提出的全光波长转换方案是基于两段级联的HNLF,通过其中的四波混频效应实现转换,输入端为双用户,即两种不同调制格式,分别为16QAM和QPSK。信息通过OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）调制到特定频率的激光器上,经过波长转换后,在接收端的光信号处于另一频率。本方案首次提出通过级联的HNLF进行波长转换,通过模拟仿真验证其可行性,分析了转换过程中光谱图和星座图的变化,分析了输入端不同光信噪比对系统性能的影响趋势,而且还将此系统应用于信息经不同距离光纤传输后进行波长转换,和单用户系统中。通过模拟仿真及数据结果分析,验证了该方案的可靠性。
邓灿冉[2]（2021）在《基于RSOA的器件特性优化及其应用于WDM-PON中ONU的传输特性》文中提出随着第五代移动通信技术的发展,蓝光视频的直播[1]、高清移动视频通话[2]、超清交互式网络电视[3]等相关宽带业务在不断地更新和普及现代社会的生活方式。同时新技术对移动网络所要求的带宽需求也在日益爆炸增长,这一现象对目前光通信技术中的数据传输速度和传输容量发起了巨大的挑战。对应的,相关行业的研究开发人员也在对周边配套设施和架构等新型关键应用技术进行不断的创新和应用。其中,拓宽光网络传输系统容量和最大化单位带宽的利用率是目前亟待突破的重要问题之一。基于在光纤传输系统中,反射型半导体光放大器（Reflective semiconductor optical amplifier,RSOA）作为体积小、成本低、易集成和低功耗的调制器,凭借及调制和放大一体的功能,完美契合目前光网络单元中调制器的要求。此外,合理地利用调制器的啁啾可以达到延长传输距离以及弥补传输损耗的功能,对调制器的设计和制作也有着指导性的意义。本论文的研究重点是半导体光放大器（Semiconductor optical amplifier,SOA）的调制和放大特性,并对集成半导体器件的啁啾特性加以研究分析。全文的主要工作内容分三个部分,具体结构有如下所示:1、在现有的SOA宽带稳态模型以及高效稳态模型的基础上,修改了RSOA中的有源区部分结构,并在建模中修改了参数,使模型更符合RSOA的工作原理。并在模拟中采用多阶迭代算法来更准确地计算RSOA处于工作区间时的有源区载流子浓度,使得模拟结果和数据更加精确。最后研究了偏置电流和前端输入光功率对RSOA的增益以及噪声指数的影响。2、设计了一种以不归零码型为上下行信号传输格式,基于SOA直接调制上行的DWDM-PON系统,并对不同传输速率下单光网络单元（Optical network unit,ONU）传输系统和多ONU的双向传输系统的进行了仿真模拟,并对结果进行分析和比较以验证可行性。仿真测试结果表明,该方案在直接检测的条件下上下行接受灵敏度分别可达-27.6d Bm和-32.5d Bm,可广泛应用于低成本的密集波分复用无源光网络（Dense wavelength division multiplexing-Passive optical network,DWDM-PON）领域。3、介绍了啁啾效应的原理以及啁啾的产生对光信号的影响,研究并讨论了常用调制技术的原理,对三种常见的调制器件的原理和优缺点进行了讨论。通过搭建仿真链路实现了对这三种调制器在调制中产生啁啾的观测,并分析和对比了这几种调制器在啁啾效应方面的优缺点,并在此工作基础上对电吸收调制器（Electro-absorption modulator,EAM）进行了10Gbit/s信号速率下的长距离传输性能仿真。
颜正凯[3]（2021）在《非线性效应在全光波长转换技术应用中的研究》文中指出传统光通信在信息处理方面通过光、电、光等形式完成数据传输,然而电路和电子器件都能直接影响信息传输速率。在这样的背景下,全光通信技术应运而生,使信息处理更加高效。全光通信根据波长选择器选择路由,所有节点均采用灵敏度高、可靠性好、容量大的光交叉设备,可以大幅度提高信息传输速率。因此,提高全光波长转换效率的装置在高速通信研究中具有重要的意义。本文主要基于非线性效应研究全光波长转换系统,解决了全光波长转换波长竞争、偏振不敏感等问题。基于高阶非线性光纤（High Order Nonlinear Fiber,HNLF）和半导体光放大器（Semiconductor Optical Amplifier,SOA）作为波长转换的器件,探究正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation,16QAM）和正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）信号的全光波长转换机制,揭示了非线性效应在全光波长转换过程中对16QAM和OFDM信号造成的影响机理。具体研究内容有以下几方面:（1）理论分析。论文首先对非线性效应自相位调制（Self-Phase Modulation,SPM）、交叉相位调制（Cross-Phase Modulation）、四波混频（Four-Wave Mixing,FWM）进行了理论分析。进而完成了非线性参量和脉冲在HNLF中的传输的理论推导,对SOA进行了数学建模,分析了传输函数以及基本的增益特性。并且推导了非线性效应在全光OFDM系统中由于ASE噪声的公式,最后描述了XPM效应在HNLF中和FWM效应在SOA中进行全光波长转换的理论。（2）仿真实验模拟。利用Optisystem软件建立了基于HNLF的XPM效应和基于SOA的FWM效应原理的全光波长转换的系统,并且在matlab软件中进行数据分析。基于HNLF的XPM效应利用16QAM/OFDM信号和单泵浦光作为信号源,得到了相应的结果,基于SOA的FWM效应利用16QAM信号和平行偏振双泵浦光作为信号源,也得到了相应的结果。（3）模拟结果研究。通过模拟软件,利用以上两种方案完成了全光波长转换技术,分析了泵浦功率和光信噪比,HNLF的长度等参数对XPM效应进行全光波长转换后信号质量的影响。而且研究了SOA转换效率的问题,改变了泵浦光信号的功率、SOA的注射电流、信噪比等参数,得到了转换后信号的误码率和转换效率的变化,并观察了转换后信号的星座图,进而优化了AOWC系统。
邵龙[4]（2021）在《全光OOK/QPSK兼容再生技术研究》文中研究指明随着“5G”通信和物联网的高速发展,信息传输速率和带宽需求与日俱增,高速信息处理技术随之成为光纤通信领域的研究热点。作为未来高速全光网络核心技术,全光信息处理具有大带宽、低时延、调制格式透明等优势。光信号在长距离传输过程中会受到噪声和失真等劣化因素的影响,此时可采用全光再生技术来改善信号质量,避免传统光/电/光信息处理方式所带来的电子瓶颈、结构复杂等问题。针对相干和非相干光传输系统并存应用的现状,本文基于非线性光环镜（NOLM）和半导体光放大器（SOA）两种方案,开展能够兼容开关键控（OOK）和正交相移键控（QPSK）两种光调制格式的全光再生技术研究,进一步提高复杂网络环境下全光再生器的灵活配置功能。论文的主要研究内容和创新点如下:1.通过实验测试高非线性光纤中受激布里渊散射阈值随光纤长度的变化规律,优化了NOLM再生器中高非线性光纤的长度参数,并搭建了NOLM再生结构的仿真和实验平台,研究光纤耦合器对输入/输出功率转移函数（PTF）的影响。针对传统NOLM再生器工作区间受限的问题,创新性地提出基于保偏耦合器的非线性光环镜（PMC-NOLM）全光再生方案。实验表明,PMC-NOLM结构可大幅增加PTF的饱和区域,可再生输入功率范围超过15d B;当OOK光信号的输入功率为22.75d Bm时,可获得3.5d B的最大Q值提升。2.根据SOA理论模型中载流子速率方程与光场传输方程,研究了SOA中四波混频作用下光场振幅的准稳态演化过程。基于非线性SOA参量放大原理,通过优化泵浦与信号的功率比（PSR）,实现了OOK和QPSK的全光再生。（1）研究了SOA对OOK光信号码型失真的再生能力,分析了PSR、输入信噪比（SNR）、数据率和波长等因素的影响。实验表明,当PSR=9d B时,SOA再生器可使1550.92nm波长、10Gb/s光OOK失真信号的SNR提高3.9d B。（2）研究了SOA对10Gb/s光QPSK失真信号的噪声抑制性能,当PSR=13.6d B时,可再生的输入光信噪比（OSNR）范围为17.3～22d B,在输入OSNR为18.2d B处可获得3.2d B的最大SNR改善。
孙剑[5]（2019）在《高速光纤通信系统中全光信号处理技术的研究》文中研究说明随着信息时代到来,虚拟现实、物联网、高清视频直播等技术和业务深入人们的日常生活和工作,光纤通信系统时刻面对着巨大的带宽需求。研究人员通过提高单通道速率、优化频谱效率以及开发新的复用维度等方法不断增加系统容量,总结近30年来OFC会议上Post Deadline文章,可以发现实验室中的光纤通信系统容量平均每四年提高10倍。使用多种技术相结合的方式可以非常有效地提高通信系统容量,但也将同时大幅增加网络节点复杂度,进而对光信号处理能力提出更高的要求,如高质量光信号源生成、多路信号同时处理、对信号波长和带宽透明、降低节点复杂度等。能够应对复杂网络环境并且低成本的光信号处理技术将成为能否将实验室中的超大容量系统成功商用化的关键因素。本文结合参与课题内容,对正常色散区超连续谱生成机理、光时分复用（Optical Time Division Multiplexing,OTDM）分插复用器、全光波长转换、宽度调谐脉冲生成以及全光相关器等这些光信号处理相关技术进行理论和实验研究,得到一些有益的结论和成果,主要的创新点和研究成果如下:（1）理论研究了脉冲在高非线性光纤（Highly Non-linear Fiber,HNLF）正常色散区超连续谱演化过程中的光谱收缩现象。在正常色散区,脉冲光谱存在能量由两侧波长向内侧转移的机制,这种机制主要由四波混频（Four Wave Mixing,FWM）过程中的能量回传和群速度色散（Group Velocity Dispersion,GVD）导致的走离效应共同作用引起,出现在光波分裂（Optical Wave Breaking,OWB）现象发生之后,其发生的传输距离与脉冲峰值功率和光纤色散成反比。另外受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering,SRS）和交叉相位调制（Cross-Phase Modulation,XPM）效应对光谱收缩现象具有不同影响,表现为:当脉冲内同一时刻重叠的频率分量间隔达到拉曼增益范围时,在SRS的作用下短波长分量会将能量转移给长波长分量,导致短波长分量收缩速度快于长波长分量;XPM在脉冲前后沿表现为不同特性,分别体现为红移和蓝移,这会导致两侧光谱收缩不同步。（2）理论研究了 HNLF正常色散区脉冲前后沿尾部非频移部分演化过程。SRS加速了前沿非频移部分的能量减弱过程,减缓了后沿非频移分量能量减弱过程,三阶色散和自陡峭效应虽然可以导致光谱不对称展宽,但对于尾部非频移分量影响较小;XPM对非频移部分影响表现为脉冲不同频率分量在前后沿重合时,能量较强的部分对能量较弱的非频移部分进行相位调制,最先在靠近脉冲中心的位置发生,前沿的非频移部分出现红移,而后沿部分出现蓝移,传输过程中非频移部分一直受到XPM作用,红移部分持续红移,蓝移部分持续蓝移,波长逐渐靠近前后沿频移部分。（3）分别基于XPM和自相位调制（Self-Phase Modulation,SPM）效应提出了双向使用高非线性光纤结构的全光分插复用和波长转换方案,并进行了实验验证,相比于已有的方案,文中提出方案在仅使用一段HNLF的条件下实现了同时对两路OTDM信号分别进行处理,减少了使用器件数量,简化了系统结构,进行了 2*80 Gbit/s OTDM信号分插复用实验以及50 Gbit/s和20 Gbit/s信号同时波长转换实验,实验结果表明提出的结构都实现了信号无误码接收,具有良好的信号处理能力。（4）分别基于铌酸锂调制器的偏振特性和行波特性提出了两种宽度可调谐脉冲生成方案,并进行了理论分析和实验验证。相比于现有方案,提出的方案在仅采用一个单驱动强度调制器情况下实现了脉冲占空比21%-50%范围内连续可调,简化了系统结构。利用提出的宽度可调谐脉冲生成结构分别进行了 40Gb/s OTDM信号解复用和80 Gb/s OTDM信号100 km传输解复用实验,都实现了实现了无误码接收,实验表明提出的结构具备对高速光信号处理的能力。（5）提出了一种基于多模光纤中模式色散的全光相关器。理论和实验研究证明短脉冲光以不同角度从不同位置注入到多模光纤中可以激励起离散的模式群,这些模式群因模式色散在光纤输出端会形成特有的脉冲响应,依此可以建立空间到时间的一一对应关系。搭建了基于模式色散的全光相关器实验结构,完成了对8-bit码元的全光检测实验。另外当相关器脉冲响应为矩形时,提出的结构可以用于实现全光积分,并进行了实验验证。
陈捷[6]（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。
王晓燕[7]（2017）在《利用硅基波导的相干编码信号全光波长转换研究》文中研究指明随着信息时代的到来,传统的通信系统已经不能够满足未来通信的需求,高速大容量的全光通信网络得到了广泛关注。增大通信容量的有效方法有两种:一是使用多进制相干编码提高单位符号上的信息容量;二是采用复用技术增加信道数。在波长路由全光通信网络中,实现全光波长转换对于提高波长的重用率、避免波长碰撞而引起的阻塞具有重要意义。同时,集成波导器件因其稳定性高、可靠性强、重复性好、尺寸小、潜在成本低等突出优点,已成为光电子器件的长远发展方向。因此,本论文利用硅基波导中的四波混频效应,针对多进制相干编码信号,实现了全光波长转换以及组播功能,为全光通信网络的光信号处理提供了集成化解决方案以及有价值的参考。论文的具体内容包括:1、基于绝缘体上硅（SOI）波导,实验实现了 QPSK和16QAM相干编码信号的全光波长转换和组播功能。采用单个和两个连续的泵浦光,实现了 20Gbit/sQPSK信号的波长转换和五通道组播,测试了信号光、转换闲频光和组播闲频光的眼图、星座图和误码率,在误码率为3×10-3时,转换和组播功率代价均小于0.7dB。对于36Gbit/s16QAM信号,在误码率为3.8×10-3时,转换和组播功率代价均小于0.96dB。2、基于SOI波导,实验实现了偏振复用（PDM）、波分复用（WDM）、正交频分复用（OFDM）的相干编码信号的全光波长转换和组播功能。在单个SOI波导中,利用具有一定偏振角度的泵浦光,实现了 PDM-QPSK信号的全光波长转换和组播,在误码率为3×10-3条件下,两个偏振信道的功率代价均小于2.0dB。提出了兼容WDM技术的自适应OFDM信号的全光波长转换,并针对2×11.64 Gbaud/s的不同载波调制的OFDM信号进行了实验验证,在不增加转换功率代价的情况下,将信号速率提高了近12 Gbit/s。3、提出了 一种硅/富硅氮化硅（Si/SRN）混合硅基波导并用于相干编码信号的全光波长转换。设计优化并制作了 Si/SRN混合硅基波导,测试了该波导的线性和非线性特性,测得的非线性克尔系数介于Si和SRN之间,TPA系数小于Si。基于该混合硅基波导实现了20Gbit/sQPSK信号的全光波长转换,在误码率为3×10-3时,转换功率代价为0.39dB,比SOI波导中的转换功率代价更低。
郑秀[8]（2017）在《基于半导体光放大器的波长转换及集成芯片的基础研究》文中研究表明近年来,随着光纤到户、云计算、物联网、数据中心等信息技术的高速发展,人们对于光网络带宽的需求呈爆炸式增长,光纤通信网络的数据传输速率即将提升至400 Gbit/s1 Tbit/s。现有光网络节点处仍然采用光-电-光交换,存在功耗大和信息处理瓶颈等难题,全光交换以其高速、低功耗及潜在低成本等优点逐渐成为发展方向。全光波长转换和以此为基础的波长路由,可以解决信道竞争,提高波长的利用率,是构建高速无阻塞波分复用（WDM）网络的重要基石。此外,随着光电子集成芯片制作工艺的逐渐成熟,将分立器件集成在同一衬底上的光子集成回路（PIC）已成为光电子系统发展的必然趋势。因此,研究具有小体积、低功耗的高速全光波长转换器集成芯片逐渐成为研究热点。在众多实现全光波长转换的技术中,因为半导体光放大器（SOA）的小体积、高非线性及可集成化等诸多优势,使得基于SOA的全光波长转换成为国内外的研究热点。本论文重点研究了SOA的交叉增益/交叉相位调制效应,以及超快动态特性,研究了基于SOA的高速全光波长转换和可集成化方案,设计并实现了单片集成的高速全光波长转换器及路由器PIC芯片。论文主要研究内容分为以下几部分:1.研究了SOA的各种光学超快非线性效应,建立了基于SOA非线性超快动态特性的数值模型。深入分析了各种基于SOA的高速全光波长转换基本原理,提出了一种新型的全光波长转换器可集成方案。该方案采用蓝移滤波技术,通过提取超快的频率啁啾以加快SOA的增益恢复,从而提高了波长转换的速率,并采用延迟干涉仪（DI）结构对波长转换信号进行反相,从而实现正相的高速全光波长转换。通过数值仿真实现了该方案在10 Gbit/s160 Gbit/s速率下归零码（RZ）信号的全光波长转换,在理论上验证了该全光波长转换器集成方案的可行性。2.提出了一种4通道的高速全光波长转换器阵列芯片结构,并通过多项目晶圆（MPW）流片设计芯片版图,制作了尺寸大小为4.6×1.85 mm2的磷化铟（InP）单片集成芯片。该芯片集成了4个高速全光波长转换器,可实现全光单播波长转换和全光组播。芯片包含有源区和无源区,并涉及直波导和弯曲波导。通过在弯曲波导之间添加偏移结构,并在深浅刻蚀波导之间增加缓冲过渡结构,减小了光传播损耗以及光反馈。利用该芯片分别实现了功率代价低至2.3 dB以及2.7 dB的无误码40 Gbit/s非归零码（NRZ）信号和RZ信号全光单播波长转换。同时,还实现了容量高达80 Gbit/s的无误码1×2 NRZ信号以及RZ信号的全光组播,其功率代价分别低至2.5 dB和3.2 dB。3.提出了一种4×4通道的全光波长路由器芯片结构,并通过MPW流片制作了InP单片集成芯片。该波长路由芯片包括4个SOA和1个阵列波导光栅路由器（AWGR）。利用SOA的交叉增益调制/交叉相位调制效应实现全光波长转换,同时通过AWGR实现蓝移滤波加快转换速率,并完成无源全光路由功能。芯片分别实现了功率代价低至3.6 dB和3.2 d B的1×4和3×1 40 Gbit/s NRZ信号的全光波长路由。4.设计并实现了一种基于SOA、AWG以及多模干涉反射镜（MIR）的多波长激光器芯片。该激光器可实现数字式的波长调谐。采用MIR反射结构,比传统的法布里珀罗型结构缩减了芯片尺寸。采用腔内AWG进行两次滤波,可使输出激光具有比单次滤波更高的边摸抑制比。对多波长激光器结构进行了掩膜设计,通过MPW流片制作了InP单片集成芯片,并分别通过仿真及实验验证了该多波长激光器芯片的功能性,在C波段范围成功实现了5个波长可调谐输出。5.设计了包括分布式布拉格反射（DBR）可调谐光源的全光波长路由器芯片结构,利用MPW流片服务设计并制作了InP单片波长路由集成芯片。实验研究了芯片上两种不同结构DBR激光器的波长可调谐范围、调谐速率以及稳定性,并分析了SOA与激光器之间的光反馈对全光波长转换的影响。实验结果表明,芯片上的两种不同结构DBR激光器在C波段分别实现了9 nm和10 nm的波长调谐。芯片上的全光波长转换器成功实现了20 Gbit/s的无误码全光波长转换,其功率代价为2 dB。
廖晓露[9]（2017）在《基于VCL激光器的多功能集成光芯片的研究》文中研究说明近年来,我国网络覆盖范围不断扩大,传输和接入能力不断增强,宽带技术取得显着进展,产业链已经初步形成,应用服务水平不断提升。物联网、云计算、数据中心、终端服务、车载网络、无线网络、可见光通信等等都将带来网络流量井喷式的发展。而波长路由技术能大大提高光通信网络的可靠性,光通道中的各段链路可采用多个波长,一旦在光通道中有空闲波长,其便可以用来构建新的光通路。这种波长路由技术,包括波长转换技术和光交叉连接技术,可以提高波长利用率,有效解决光交叉连接中的波长竞争、动态路由规划问题,以降低网络的阻塞率,提高网络的灵活性。本课题针对全光网络的需要,提出一种全光波长转换和路由系统,希望能够以V型耦合腔可调谐激光器为基础,将各个不同的有源无源器件单片集成在同一芯片上,从而能够在一定通信波长范围内,实现对光信号放大处理、转换波长、转发路由的功能。本文中V型耦合腔激光器（VCL）是一种基于半波耦合器选模,通过两个有微小光程差的谐振腔的游标效应实现大范围波长调谐并有很高的边模抑制比（SMSR）的激光器。它不需要光栅,制作工艺简单,十分便于集成。本文将基于VCL激光器提出多种方案,并通过仿真设计验证VCL半导体激光器的调谐范围扩展、窄线宽、准连续调谐、啁啾可控等性能。这种低成本高性能的可调谐激光器和多功能大规模集成度的光器件吸引了业界的关注,并成为目前发展的大趋势。本文结合V型耦合腔激光器,提出了延时马赫曾德干涉型（DI-MZI）的SOA交叉相位调制（XPM）波长转换结构,设计包括延时波导、多模干涉耦合器（MMI）、SOA、有源无源耦合器等器件,运用时域行波模型分析目前可实现40Gb/s归零码型全光波长转换的两种模型。本文针对单片集成的技术需求,希望通过quantum well offset、quantum well intermixing或者butt-joint集成平台的搭建,解决上述器件集成不兼容、制作工艺复杂等问题,重点探索了三种集成平台制作工艺。我们成功制作了全光路由芯片,测试实现2.5G的全光波长转换,这将是国内首个实现波长转换并路由的大规模光子集成器件,能缩小与世界先进研究水平差距。总而言之,设计和实现高速光子集成器件可大大减少光网络终端和节点设备的功耗和体积,是下一代光网络发展的关键技术。本课题聚焦于开发高性价比的半导体可调谐激光器,并推向产业应用;同时基于V型耦合腔可调谐激光器进一步探索超高集成度的光子路由器芯片,为未来全光路由技术打下基础。
王丹石[10]（2016）在《弹性光网络中的信号处理关键技术与应用研究》文中研究说明随着信息化社会的发展,全球数据业务量呈爆炸式增长,网络带宽显着提升,对光网络的承载能力提出了更高的要求。而在传统的波长交换光网络中,信道间隔（或称波长栅格）固定不变,交换粒度过大,这导致了频谱资源浪费、网络灵活性不足、自适应能力差等问题。针对上述问题,以灵活栅格为特征的弹性光网络采用带宽可变的光收发和光交换机制,可根据业务需求灵活高效地分配频谱资源,成为了光网络中具有前瞻性的研究热点之一。弹性光网络主要采用多维高阶光调制,要求相应的信号处理技术具备高速、节能、灵活以及智能的特性,而传统的信号处理技术面临着电子速率瓶颈、能耗过大、功能单一、效率低下、复杂度高、对信号格式和速率不透明等诸多问题,难以满足弹性光网络的需求。因此,探索和研究弹性光网络中的信号处理技术具有重要意义,也是目前光网络研究的难点和热点。论文围绕弹性光网络中信号处理技术的需求和难点,探索研究了弹性光交换中的“光信号处理”和弹性光传输中的“数字信号处理”技术,提出了若干技术方案。论文的主要创新点如下:第一,采用国产的带宽可调波长选择光开关（TB-WSS）设计了三种具有光信号处理功能的弹性可重构光分插复用（ROAMD）结构。其中的光信号处理模块基于半导体光放大器（SOA）中的四波混频（FWM）效应,可实现多种光信号处理功能。实验表明基于该模块可以实现差分相移键控（DPSK）、正交相移键控（QPSK）和16正交振幅调制（16QAM）光信号的波长变换。与传统波长变换方案相比,本论文专门针对弹性光网络的灵活栅格特性,以12.5GHz的变换步长实现了高达1THz的变换范围。第二,基于分光器的单波长组播方案存在功率代价大、波长冲突频繁等问题,为此,论文提出了一种基于SOA中的多泵浦FWM效应的波分复用（WDM）组播方案。实验结果表明,该方案支持12Gbaud的QPSK信号的1路到6路、1路到10路WDM组播,还支持专门针对弹性光网络的1路到7路弹性WDM （FWDM）组播,并能实现双路QPSK信号1路到3路和1路到6路WDM组播。实验结果显示以上方案生成的所有组播信号的光信噪比（OSNR）在13～25dB之间,绝大部分的信号性能良好满足实际的通信需求。与已有的单路通断键控（OOK）和DPSK信号的WDM组播方案相比,本论文实现了高泵浦效率的高阶QPSK信号的双路并行WDM组播方案。第三,针对传统光信号处理技术功能单一、效率低下的问题,提出一种基于SOA中FWM效应来实现双路DQPSK （2×12.5Gbaud）到DPSK格式转换兼波长变换方案,实验结果表明该方案可同时支持双路信号的格式转换和波长变换,与原始信号相比,转换而来的DSPK信号由于较强的抗损伤能力,甚至得到-0.5dB的功率代价,另外两路新生成的DQPSK信号的功率代价均小于1.OdB。第四,提出了一种基于量子点SOA （QD-SOA）中FWM效应的三路DPSK信号（3×12.5Gbps）的异或（XOR）运算方案,实验结果表明,该方案能够实现并行三路信号的异或运算并同时实现其WDM组播功能,所有信号的OSNR都在20dB以上,从而实现10-9以下的误码率（BER）。与已有的双路光域逻辑门方案相比,本论文在QD-SOA中实现了三路信号的逻辑运算同时完成了并行组播的功能。第五,针对弹性光传输中的非线性相位噪声（NLPN）难题,将机器学习算法引入弹性光传输中的数字信号处理中,提出了一种基于支持向量机（SVM）的低复杂度非线性相位噪声抑制算法,仿真结果表明,该算法可以抑制BPSK、QPSK、8PSK和16QAM等多种调制下弹性光传输中的NLPN,对于高阶信号效果更明显,与传统的DSP算法相比,可将1OOGbps的16QAM信号的注入功率动态范围提高2.8dB。第六,针对光传输中的传统数字信号处理算法动态损伤补偿较难、自适应能力差等问题,提出了一种基于反向传播人工神经网络（BP-ANN）的多种物理损伤补偿算法。仿真结果表明,该算法可以有效补偿高斯白噪声、光源相位噪声、I/Q支路不平衡、非线性相位噪声等多种物理损伤,与传统算法相比,可将1OOGbps的16QAM系统的光源线宽容限拓宽170kHz,注入功率动态范围提高2.7dB,最大传输距离延长240km。第七,针对传统数字信号处理算法训练时间过长、依赖补偿链路类型的问题,提出了一种基于k近邻（KNN）的免训练的弹性光传输混合链路补偿算法。仿真分析了该算法在色散位移链路、色散管理链路和色散非管理链路中的非线性补偿效果,结果表明,与传统算法相比,该算法具有更强的链路损伤自适应性,适合弹性光传输中的混合链路场景,在三类典型链路中,可将系统的注入功率动态范围分别提高 1.7dB、1.0dB 和 0.4dB。
二、Single to 16-Channel Wavelength Conversion at 10 Gb/s Based on Cross-Gain Modulation of ASE in SOA（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、Single to 16-Channel Wavelength Conversion at 10 Gb/s Based on Cross-Gain Modulation of ASE in SOA（论文提纲范文）
（1）全光通信系统中利用非线性效应进行调制格式转换和波长转换的仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要内容和创新点 |
| 1.3.1 本文的创新点 |
| 1.3.2 本文的主要内容和章节安排 |
| 第二章 全光通信系统的研究 |
| 2.1 全光通信系统的系统概述 |
| 2.1.1 全光通信系统的技术背景 |
| 2.1.2 全光通信系统的主要特点 |
| 2.1.3 全光通信系统的技术优势 |
| 2.2 CO-OFDM系统的发展背景及现状 |
| 2.3 CO-OFDM全光通信传输系统 |
| 2.4 .CO-OFDM系统的调制原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 全光通信系统中非线性效应的研究 |
| 3.1 光纤传输中常见的非线性效应及其数学模型 |
| 3.1.1 四波混频(FWM)效应及其数学模型 |
| 3.1.2 自相位调制(SPM)效应 |
| 3.1.3 交叉相位调制(XPM)效应 |
| 3.2 产生非线性效应的常见介质 |
| 3.2.1 高度非线性光纤(HNLF) |
| 3.2.2 半导体光放大器(SOA) |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于光纤和放大器中的非线性效应实现从16QAM到2×QPSK全光调制格式转换 |
| 4.1 实现从16QAM到2×QPSK全光调制格式转换的理论分析 |
| 4.2 从16QAM到 2×QPSK全光调制格式转换的实验设置 |
| 4.3 从16QAM到 2×QPSK全光调制格式转换的谱图分析 |
| 4.4 从16QAM到2×QPSK全光调制格式转换的系统性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于四波混频效应的双用户CO-OFDM系统全光波长转换 |
| 5.1 实现全光波长转换的理论分析 |
| 5.2 实现全光波长转换方案的仿真实验设置 |
| 5.3 实现全光波长转换方案的仿真结果分析 |
| 5.4 多情景下进行全光波长转换的实验方案及仿真结果分析 |
| 5.4.1 信号经光纤传输后进行全光波长转换的仿真及分析 |
| 5.4.2 单用户CO-OFDM系统进行全光波长转换的仿真及分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 已完成的工作总结 |
| 6.2 进一步研究及展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士研究生期间发表的相关论文 |
| 致谢 |
（2）基于RSOA的器件特性优化及其应用于WDM-PON中ONU的传输特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 发展历史和国内外研究现状 |
| 1.3 本课题的研究内容 |
| 第二章 反射型半导体光放大器的建模与模拟 |
| 2.1 反射型半导体光放大器的概述 |
| 2.1.1 反射型半导体光放大器的结构 |
| 2.1.2 反射型半导体光放大器的原理 |
| 2.2 反射型半导体光放大器的功率增益特性 |
| 2.3 反射型半导体光放大器的物理模型 |
| 2.3.1 反射型半导体光放大器的建模 |
| 2.3.2 理论模型的求解方法 |
| 2.4 基于反射型半导体光放大器的仿真结果及分析 |
| 2.4.1 RSOA中载流子密度分布及分析 |
| 2.4.2 RSOA输出谱和噪声指数 |
| 2.4.3 RSOA增益与噪声指数特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 适用于10Gbit/s的半导体光放大器调制的多ONU双向传输研究 |
| 3.1 DWDM-PON技术概述 |
| 3.1.1 DWDM-PON原理结构 |
| 3.1.2 DWDM系统的特点 |
| 3.2 SOA在光纤通信系统中的应用 |
| 3.2.1 SOA在光纤通信系统中的线性应用 |
| 3.2.2 SOA在光纤通信系统中的非线性应用 |
| 3.3 单ONU双向传输研究 |
| 3.3.1 单ONU的单向传输研究 |
| 3.3.2 单ONU的双向传输研究 |
| 3.4 多 ONU 双向传输研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 集成半导体器件的啁啾效应分析与10Gbit/s数据传输测试 |
| 4.1 啁啾效应的基础理论 |
| 4.2 直接调制与间接调制 |
| 4.3 分布式反馈激光器的啁啾观测及分析 |
| 4.3.1 DFB激光器的工作原理 |
| 4.3.2 DFB激光器的优点 |
| 4.3.3 DFB激光器的啁啾观测 |
| 4.4 电吸收调制器的啁啾观测及分析 |
| 4.4.1 电吸收调制器的调制原理 |
| 4.4.2 电吸收调制器的啁啾观测 |
| 4.5 铌酸锂马赫-曾德尔调制器的啁啾观测及分析 |
| 4.5.1 铌酸锂马赫-曾德尔调制器的调制原理 |
| 4.5.2 铌酸锂马赫-曾德尔调制器的啁啾观测 |
| 4.6 10Gbit/s数据传输测试 |
| 4.7 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 主要结论 |
| 不足之处及未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（3）非线性效应在全光波长转换技术应用中的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光通信系统的发展趋势 |
| 1.2 全光波长转换技术研究现状 |
| 1.3 非线性效应在光通信中的应用 |
| 1.4 论文的研究重点和结构安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 非线性效应理论和全光波长转换器件 |
| 2.1 非线性折射效应 |
| 2.1.1 自相位调制 |
| 2.1.2 交叉相位调制 |
| 2.1.3 四波混频 |
| 2.2 高非线性光纤 |
| 2.2.1 高阶非线性参量 |
| 2.2.2 脉冲在高非线性光纤中的传输 |
| 2.3 半导体光放大器 |
| 2.3.1 工作原理 |
| 2.3.2 理论模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 XPM效应在HNLF中的全光波长转换的研究 |
| 3.1 OFDM简介 |
| 3.2 基本理论 |
| 3.3 仿真系统框图 |
| 3.4 结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 FWM效应在SOA中的全光波长转换的研究 |
| 4.1 不同类型全光波长转换器 |
| 4.1.1 交叉增益调制型全光波长转换器 |
| 4.1.2 交叉相位调制型全光波长转换器 |
| 4.1.3 四波混频型全光波长转换器 |
| 4.2 基本理论和仿真系统 |
| 4.3 结果分析 |
| 4.4 SOA波长转换器的应用 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（4）全光OOK/QPSK兼容再生技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本论文结构安排 |
| 第二章 基于NOLM的全光再生研究 |
| 2.1 NOLM再生器的理论研究 |
| 2.1.1 光纤非线性耦合模方程 |
| 2.1.2 受激布里渊散射影响 |
| 2.1.3 NOLM理论模型建立 |
| 2.2 NOLM再生器设计 |
| 2.2.1 HNLF的 SBS测试分析 |
| 2.2.2 NOLM再生器的仿真 |
| 2.3 NOLM再生器的实验测试 |
| 2.3.1 NOLM的 PTF测量 |
| 2.3.2 OOK信号的再生实验 |
| 2.4 基于NOLM的 QPSK信号再生 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于SOA的 OOK信号再生研究 |
| 3.1 SOA再生器的理论模型 |
| 3.2 SOA再生器的设计 |
| 3.2.1 SOA的增益特性分析 |
| 3.2.2 SOA仿真环境的搭建 |
| 3.3 OOK信号的再生实验 |
| 3.3.1 SOA的 PTF测量 |
| 3.3.2 OOK信号再生测试与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于SOA的 QPSK信号再生研究 |
| 4.1 基于SOA的 QPSK信号再生仿真 |
| 4.2 基于SOA的 QPSK信号再生实验 |
| 4.2.1 PSR对再生性能的影响 |
| 4.2.2 噪声强度对再生性能的影响 |
| 4.3 结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（5）高速光纤通信系统中全光信号处理技术的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 正常色散区超连续谱生成理论研究进展 |
| 1.3 OTDM分插复用和全光波长转换技术 |
| 1.3.1 OTDM分插复用技术研究现状 |
| 1.3.2 全光波长转换技术 |
| 1.4 光脉冲生成技术 |
| 1.5 全光相关技术 |
| 1.6 全文安排 |
| 2 正常色散区超连续谱演化的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超连续谱基础理伦和数值计算方法 |
| 2.2.1 广义非线性薛定谔方程 |
| 2.2.2 噪声和相干度模型 |
| 2.2.3 数值计算方法 |
| 2.3 皮秒脉冲正常色散区超连续谱生成机理 |
| 2.4 HNLF正常色散区超连续谱光谱收缩现象的研究 |
| 2.5 HNLF正常色散区脉冲尾部非频移部分演化的研究 |
| 2.5.1 拉曼散射和三阶色散对脉冲尾部非频移分量影响 |
| 2.5.2 XPM对脉冲尾部非频移分量的影响 |
| 2.5.3 啁啾脉冲尾部非频移分量在HNLF正常色散区演化的研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 OTDM分插复用器和全光波长转换的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于XPM效应的分插复用和基于SPM的波长转换原理 |
| 3.2.1 基于XPM效应的分插复用器原理 |
| 3.2.2 基于SPM的全光波长转换原理 |
| 3.3 双向使用HNLF的全光信号处理 |
| 3.4 双向使用HNLF的全光分插复用器 |
| 3.5 双向使用HNLF的全光波长转换 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于铌酸锂马赫曾德尔调制器的宽度可调谐脉冲生成研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 铌酸锂马赫曾德尔调制器原理 |
| 4.3 基于MZM偏振特性的脉冲宽度调谐 |
| 4.3.1 仿真分析 |
| 4.3.2 实验验证 |
| 4.4 基于Sagnac环和调制器生成宽度可调谐脉冲 |
| 4.4.1 基本原理 |
| 4.4.2 仿真分析和实验验证 |
| 4.4.3 80 Gb/s OTDM信号100 km传输解复用实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于模式色散的全光相关器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基础理论 |
| 5.2.1 模式理论 |
| 5.2.2 模式色散 |
| 5.2.3 模式激励 |
| 5.2.4 模式耦合 |
| 5.3 基于模式色散的全光相关器 |
| 5.3.1 工作原理 |
| 5.3.2 实验验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 下一步要展开的工作 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）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 |
（7）利用硅基波导的相干编码信号全光波长转换研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 背景 |
| 1.2 全光波长转换技术 |
| 1.3 全光波长转换材料和器件 |
| 1.3.1 硅材料 |
| 1.3.2 氮化硅材料 |
| 1.4 调制解调技术 |
| 1.4.1 多进制相位调制格式和相干探测 |
| 1.4.2 复用技术 |
| 1.5 论文主要内容和创新点 |
| 1.5.1 论文主要内容 |
| 1.5.2 论文的创新点 |
| 2 光学非线性效应理论 |
| 2.1 光学非线性效应起源 |
| 2.2 硅和富硅氮化硅材料中的光学非线性效应 |
| 2.3 波导中的四波混频效应 |
| 2.4 波导的设计原理 |
| 2.4.1 模场分布 |
| 2.4.2 色散管理 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于SOI波导的相干编码信号全光波长转换 |
| 3.1 基于SOI波导的全光波长转换技术 |
| 3.1.1 全光波长转换技术 |
| 3.1.2 基于硅波导的全光波长转换器件 |
| 3.2 基于SOI波导的QPSK信号的全光波长转换 |
| 3.2.1 QPSK信号的调制解调 |
| 3.2.2 单泵浦光下QPSK信号的全光波长转换 |
| 3.2.3 双泵浦光下QPSK信号的全光波长组播 |
| 3.3 基于SOI波导的QAM信号的全光波长转换 |
| 3.3.1 QAM信号的调制解调 |
| 3.3.2 双泵浦下16QAM信号的全光波长组播 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于SOI波导的复用相干编码信号的全光波长转换 |
| 4.1 复用技术简介 |
| 4.1.1 复用技术的分类 |
| 4.1.2 复用技术的研究现状 |
| 4.2 基于SOI波导的偏振复用信号的全光波长转换 |
| 4.2.1 单泵浦下PDM-QPSK信号的全光波长转换 |
| 4.2.2 双泵浦下PDM-QPSK信号的全光波长组播 |
| 4.3 波分复用自适应OFDM信号的全光波长转换 |
| 4.3.1 CO-OFDM的理论基础 |
| 4.3.2 波分复用自适应OFDM信号的全光波长转换 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 硅/富硅氮化硅混合硅基波导器件的制备及应用 |
| 5.1 氮化硅的沉积方式 |
| 5.2 硅/富硅氮化硅混合硅基波导的设计与制备 |
| 5.2.1 Si/SRN混合硅基波导的设计 |
| 5.2.2 Si/SRN混合硅基波导的制备 |
| 5.3 硅/富硅氮化硅混合硅基波导的测试 |
| 5.3.1 线性测试 |
| 5.3.2 非线性测试 |
| 5.4 基于Si/SRN混合硅基波导的QPSK信号的全光波长转换 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文内容的总结 |
| 6.2 对后续工作的展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 在攻读博士学位期间发表的学术论文 |
（8）基于半导体光放大器的波长转换及集成芯片的基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 全光波长转换技术 |
| 1.3 光子集成回路 |
| 1.3.1 单片集成技术 |
| 1.3.2 混合集成技术 |
| 1.3.3 多项目晶圆流片 |
| 1.4 基于半导体光放大器的全光波长转换研究现状 |
| 1.4.1 采用分立元件实现基于半导体光放大器的全光波长转换 |
| 1.4.2 采用集成芯片实现基于半导体光放大器的全光波长转换 |
| 1.5 基于半导体光放大器全光波长转换的全光波长路由技术 |
| 1.6 本论文的主要研究内容和创新 |
| 1.7 本论文的章节安排 |
| 第二章 基于半导体光放大器全光波长转换的基本理论及仿真 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 半导体光放大器的理论基础 |
| 2.2.1 半导体光放大器的基本结构 |
| 2.2.2 半导体光放大器的基本方程 |
| 2.2.3 半导体光放大器的超快动态特性 |
| 2.3 基于半导体光放大器交叉增益调制效应的高速全光波长转换方案 |
| 2.3.1 蓝移滤波方案 |
| 2.3.2 级联半导体光放大器方案 |
| 2.3.3 延迟干涉仪方案 |
| 2.3.4 一种新型全光波长转换单片集成方案 |
| 2.4 基于半导体光放大器的全光波长转换数值仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于半导体光放大器的全光波长转换器阵列芯片 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 芯片的基础特性分析 |
| 3.2.1 芯片的掩膜版图设计及实现 |
| 3.2.2 芯片的基本测试平台 |
| 3.2.3 芯片的基本性能测试 |
| 3.3 非归零码及归零码信号的全光单播转换实验验证 |
| 3.3.1 非归零码信号的全光单播转换实验 |
| 3.3.2 归零码信号的全光单播转换实验 |
| 3.4 非归零码及归零码信号的全光组播转换实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于半导体光放大器的全光波长路由器芯片 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 芯片的基础特性分析 |
| 4.3 非归零码信号的全光波长路由实验验证 |
| 4.3.1 非归零码信号 1×4 全光波长路由实验 |
| 4.3.2 非归零码信号 3×1 全光波长路由实验 |
| 4.3.3 实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于阵列波导光栅的多波长激光器芯片 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 芯片的基础特性分析 |
| 5.3 激光器的仿真特性研究 |
| 5.4 激光器的实验特性研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 含分布式布拉格反射激光器的全光波长路由器芯片 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 芯片的基础特性分析 |
| 6.2.1 单个半导体光放大器的实验特性研究 |
| 6.2.2 阵列波导光栅的实验特性研究 |
| 6.2.3 分布式布拉格反射激光器的实验特性研究 |
| 6.2.3.1 激光器的可调谐范围研究 |
| 6.2.3.2 激光器的调谐速率研究 |
| 6.2.3.3 激光器的稳定性研究 |
| 6.3 全光波长路由器的全光波长转换实验特性 |
| 6.3.1 不含分布式布拉格反射激光器的全光波长转换实验 |
| 6.3.2 含分布式布拉格反射激光器的全光波长转换实验 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（9）基于VCL激光器的多功能集成光芯片的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 波长可调谐激光器 |
| 1.2.1 宽带波长可调谐激光器展现状 |
| 1.2.2 波长调谐范围扩展技术 |
| 1.2.3 波长准连续调谐技术 |
| 1.2.4 啁啾可控技术 |
| 1.2.5 激光器可集成化的光功率探测器 |
| 1.3 高速光波长转换芯片发展现状 |
| 1.3.1 光波长转换器芯片 |
| 1.3.2 光路交换OCS芯片 |
| 1.3.3 光分组交换OPS芯片 |
| 1.3.4 光突发交换OBS |
| 1.4 本论文的章节安排 |
| 1.5 本论文主要创新点 |
| 2 基于V型腔激光器的有源器件性能的研究 |
| 2.1 探索V型腔激光器的性能提升方法 |
| 2.1.1 调谐范围的扩展 |
| 2.1.2 准连续调谐的实现 |
| 2.1.3 啁啾可控的实现 |
| 2.2 V型腔激光器和光探测器的集成研究 |
| 2.2.1 刻蚀槽V型腔激光器 |
| 2.2.2 集成光探测器的性能分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于V型腔激光器的多功能芯片的仿真和设计 |
| 3.1 基于V型耦合腔可调谐激光器的波长转换器 |
| 3.1.1 基于时域行波模型的V型耦合腔可调谐激光器性能分析 |
| 3.1.2 基于SOA-XGM的波长转换器 |
| 3.1.3 基于SOA-XPM的波长转换器 |
| 3.2 基于V型耦合腔可调谐激光器的4×4光子路由器 |
| 3.2.1 4×4光子路由器工作原理 |
| 3.2.2 4×4光子路由器设计 |
| 3.2.3 4×4光子路由器软件仿真 |
| 3.3 基于V型耦合腔可调谐激光器的16×16光子路由器 |
| 3.3.1 16×16光子路由器工作原理 |
| 3.3.2 16×16光子路由器设计原理 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于V型腔激光器多功能芯片的集成平台研究 |
| 4.1 集成平台简介 |
| 4.2 端对接技术 |
| 4.2.1 端对接技术的工艺 |
| 4.2.2 基于Butt-Joint的V型腔可调谐激光器 |
| 4.2.3 分立器件分析 |
| 4.2.4 4×4光子路由器 |
| 4.2.5 16×16光子路由器 |
| 4.3 量子阱混杂技术 |
| 4.3.1 量子阱混杂技术的工艺 |
| 4.3.2 基于V型腔的可调谐激光器 |
| 4.3.3 4×4光子路由器 |
| 4.4 偏置量子阱技术 |
| 4.4.1 偏置量子阱技术的工艺 |
| 4.4.2 基本单元层的外延生长 |
| 4.4.3 基于V型腔的可调谐激光器 |
| 4.4.4 N×N光子路由器 |
| 4.5 本章总结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 个人简介 |
| 博士在读期间发表论文情况 |
（10）弹性光网络中的信号处理关键技术与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 弹性光网络的发展现状与趋势 |
| 1.1.1 传统WDM光网络 |
| 1.1.2 固定通道间隔带来的问题 |
| 1.1.3 弹性光网络的出现 |
| 1.2 弹性光网络的关键技术 |
| 1.2.1 弹性光网络体系架构 |
| 1.2.2 物理层关键技术 |
| 1.2.3 信号处理关键技术 |
| 1.3 弹性光网络中信号处理技术的发展需求和研究现状 |
| 1.3.1 弹性光交换中光信号处理的发展需求 |
| 1.3.2 弹性光传输中数字信号处理的发展需求 |
| 1.3.3 研究现状 |
| 1.4 论文的主要工作和创新点 |
| 参考文献 |
| 第二章 弹性光交换节点结构 |
| 2.1 弹性光交换节点结构及其核心部件 |
| 2.1.1 基于WSS的ROADM结构 |
| 2.1.2 WSS的技术实现 |
| 2.1.3 基于LCoS的TB-WSS |
| 2.2 具有光信号处理功能的ROADM结构 |
| 2.2.1 典型的弹性ROADM结构 |
| 2.2.2 具有光信号处理功能的弹性ROADM结构 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 弹性光交换中的高阶调制光信号处理 |
| 3.1 适用于弹性光交换的波长变换方案 |
| 3.1.1 弹性光交换中波长变换的意义 |
| 3.1.2 具有波长变换能力的无色无向无冲突ROADM结构 |
| 3.1.3 实验设置 |
| 3.1.4 实验结果 |
| 3.2 适用于弹性光交换的光域WDM组播方案 |
| 3.2.1 弹性光交换中光域WDM组播的意义 |
| 3.2.2 基于SOA中FWM效应的一系列WDM组播方案 |
| 3.2.3 实验设置和结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 多功能多路并行光信号处理 |
| 4.1 双路DQPSK到DPSK的光域调制格式转换和波长变换方案 |
| 4.1.1 光域调制格式转换对弹性光网络的意义 |
| 4.1.2 双路DQPSK到DPSK的调制格式转换兼波长变换原理 |
| 4.1.3 基于LCoS技术的多功能弹性光交换单元 |
| 4.1.4 实验设置和结果分析 |
| 4.2 三路DPSK信号的光域逻辑门和WDM组播方案 |
| 4.2.1 基于QD-SOA的光域逻辑门对弹性光网络的意义 |
| 4.2.2 三路DPSK信号光域XOR门和WDM组播的工作原理 |
| 4.2.3 实验设置和结果分析 |
| 4.3 基于FBG光域均衡器的全光再生技术 |
| 4.3.1 WDM-PON中基于RSOA的无色ONU方案 |
| 4.3.2 FBG光域均衡工作原理 |
| 4.3.3 实验设置和结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 弹性光传输中基于机器学习的数字信号处理 |
| 5.1 基于支持向量机的非线性判决器 |
| 5.1.1 支持向量机的基本原理 |
| 5.1.2 仿真系统 |
| 5.1.3 SVM对M-PSK信号做判决处理的结果分析 |
| 5.1.4 SVM对16QAM信号做判决处理的结果分析 |
| 5.2 基于人工神经网络的信号再生算法 |
| 5.2.1 人工神经网络的基本原理 |
| 5.2.2 基于BP-ANN的16QAM信号检测方案 |
| 5.2.3 仿真系统 |
| 5.2.4 结果分析 |
| 5.3 基于k近邻的系统损伤补偿算法 |
| 5.3.1 k近邻算法的基本原理 |
| 5.3.2 基于KNN的16QAM信号检测方案 |
| 5.3.3 仿真系统和结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 附录缩略语 |
| 致谢 |
| 博士期间发表论文 |
四、Single to 16-Channel Wavelength Conversion at 10 Gb/s Based on Cross-Gain Modulation of ASE in SOA（论文参考文献）
- [1]全光通信系统中利用非线性效应进行调制格式转换和波长转换的仿真研究[D]. 孔晓艺. 山东师范大学, 2021(12)
- [2]基于RSOA的器件特性优化及其应用于WDM-PON中ONU的传输特性[D]. 邓灿冉. 江南大学, 2021(01)
- [3]非线性效应在全光波长转换技术应用中的研究[D]. 颜正凯. 山东师范大学, 2021(12)
- [4]全光OOK/QPSK兼容再生技术研究[D]. 邵龙. 电子科技大学, 2021
- [5]高速光纤通信系统中全光信号处理技术的研究[D]. 孙剑. 北京交通大学, 2019(01)
- [6]QD-SOA中ASE特性与应用研究[D]. 陈捷. 电子科技大学, 2019(01)
- [7]利用硅基波导的相干编码信号全光波长转换研究[D]. 王晓燕. 浙江大学, 2017(03)
- [8]基于半导体光放大器的波长转换及集成芯片的基础研究[D]. 郑秀. 电子科技大学, 2017(06)
- [9]基于VCL激光器的多功能集成光芯片的研究[D]. 廖晓露. 浙江大学, 2017(03)
- [10]弹性光网络中的信号处理关键技术与应用研究[D]. 王丹石. 北京邮电大学, 2016(02)