多模超信道全光波長轉(zhuǎn)換研究.pdf

1、面對信息時(shí)代數(shù)據(jù)流量的爆炸增長，模式復(fù)用（MDM）技術(shù)可以突破傳統(tǒng)單模光纖通信系統(tǒng)傳輸容量瓶頸，滿足光纖通信系統(tǒng)的通信容量提出的更高的要求。另一方面，MDM技術(shù)要走向?qū)嵱没仨毰c現(xiàn)有的復(fù)用技術(shù)兼容，特別是波分復(fù)用（WDM）技術(shù)。全光波長轉(zhuǎn)換（AOWC）是WDM系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可以大大提升WDM系統(tǒng)的靈活性。面對多維復(fù)用的光纖通信系統(tǒng)，需要對AOWC技術(shù)進(jìn)行升級，使得其適用領(lǐng)域從單模轉(zhuǎn)換到多模上來。含有多個(gè)復(fù)用模式的波長通道稱之為

2、多模超信道，在多模超信道上集中所有復(fù)用模式進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換，可以有效解決WDM系統(tǒng)中阻塞率問題，從而進(jìn)一步擴(kuò)大通信系統(tǒng)的通信容量，提高網(wǎng)絡(luò)通信的速度。發(fā)展針對多模超信道的波長轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵技術(shù)研究是未來發(fā)展高速通信的重要方向之一。
　　當(dāng)多模超信道中同時(shí)進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換的模式數(shù)目增多時(shí)，色散優(yōu)化工作量大大上升，難以找到合適的多模光纖參數(shù)滿足所有模式的相位匹配，模式可擴(kuò)展性受到很大的限制。因此，本文提出了一種新型的多模超信道波長轉(zhuǎn)換方案，利用光

3、子燈籠將多模信號首先轉(zhuǎn)為若干路單模信號，然后分別對每一路單模信號通過非線性器件同時(shí)進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換，最后再將波長轉(zhuǎn)換單模信號合成為多模信號。本方案中僅需對基模進(jìn)行色散優(yōu)化，模式數(shù)可擴(kuò)展性得到解決。本文圍繞此方案進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，取得的主要研究成果如下：
　　（1）對基于四波混頻型波長轉(zhuǎn)換的工作原理進(jìn)行了理論分析，并由耦合模方程得到了四波混頻轉(zhuǎn)換效率的數(shù)學(xué)表達(dá)。偏振復(fù)用技術(shù)（PDM）的廣泛運(yùn)用對波長轉(zhuǎn)換的偏振無關(guān)提出了要求，本文分析

4、并對比了三種實(shí)現(xiàn)偏振不敏感波長轉(zhuǎn)換的方案，從中選取兩泵浦光垂直偏振的方案對頻率失諧及輸入光功率變化對四波混頻轉(zhuǎn)換效率的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　?。?）構(gòu)建了基于半導(dǎo)體光放大器（SOA）四波混頻（FWM）效應(yīng)的MDM-AOWC系統(tǒng)，采用光子燈籠作為模式復(fù)用器件，結(jié)合多輸入多輸出（MIMO）數(shù)字信號處理（DSP）數(shù)據(jù)恢復(fù)，完成了采用正交頻分復(fù)用（OFDM）-正交相移鍵控（QPSK）/16正交幅度調(diào)制（QAM）信號六模模分復(fù)用超信道的波

5、長轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了104.2Gb/s OFDM QPSK信號傳輸以及185.8Gbit/s OFDM16QAM信號傳輸，兩者誤碼率分別低于前向糾錯(cuò)碼（FEC）硬判決門限和軟判決門限。
　?。?）在驗(yàn)證了多模超信道波長轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，研究了多模超信道各路單模波長轉(zhuǎn)換信道轉(zhuǎn)換效率及光信噪比（OSNR）不均衡對系統(tǒng)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在保證系統(tǒng)誤碼率性能的前提下，可以容忍單模波長轉(zhuǎn)換信道超過10dB的轉(zhuǎn)換效率波動(dòng)。各路信噪比不均衡情況下單