【摘 要】
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光接收器是光纤传输系统的重要组成部分,接收器的性能决定了传输质量。因此,本文将基于低噪声、低干扰角度,对拉曼光纤放大器(Raman Fiber Amplifier,简称RFA)和光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer,简称OTDR)两者的光信号接收模块的电路进行研究。RFA利用泵浦光源对在光纤中传输的光信号进行放大,多路泵浦激光器能够同时对光纤内传输的多波
【基金项目】
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省(自治区、直辖市)项目(导师科研项目:“领军人才”微纳米光电子器件的设计、装备,项目编号:400180001);
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光接收器是光纤传输系统的重要组成部分,接收器的性能决定了传输质量。因此,本文将基于低噪声、低干扰角度,对拉曼光纤放大器(Raman Fiber Amplifier,简称RFA)和光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer,简称OTDR)两者的光信号接收模块的电路进行研究。RFA利用泵浦光源对在光纤中传输的光信号进行放大,多路泵浦激光器能够同时对光纤内传输的多波长复合光进行放大。但是,RFA存在针对不同波长光信号有不同增益的现象。为了实现对各信道的光信号进行平坦放大,有必要对各信道的光信号进行功率检测,得到不同信道之间的增益平坦度,反馈给泵浦光源从而实现多波长光信号平坦放大。OTDR是用于了解光纤链路性能的仪器,利用OTDR可以得到光纤特性沿距离长度的分布情况,以及对传输信号的衰减情况、耦合器和熔接头损耗等信息,方便用户找到光纤链路发生故障的地方。本文主要研究内容与成果如下:(1)介绍RFA和OTDR的背景和研究现状;(2)介绍RFA的基本原理,RFA多波长功率检测系统的搭建,OTDR基本原理和相关参数,跨阻放大电路的工作原理和噪声模型分析,低通滤波电路及电源设计理论;(3)介绍RFA多波长功率检测系统的软件流程、硬件电路设计,重点对buck降压、光电转换、增益调节等电路,Labview上位机以及多波长功率检测、增益调节检测等算法进行设计;(4)介绍OTDR接收模块的软件流程、硬件电路设计,重点对boost升压、光电转换、高速ADC等电路进行设计,以及完成基于FPGA高速等效采样算法设计;(5)经测试,RFA多波长功率检测系统在增益固定时,能够实现7.02d Bm功率范围的多波长峰值功率检测;加入增益调节电路后,检测范围扩大为14.66d Bm,最低检测光功率为3.31n W;系统测得各通道峰值电压与第一通道峰值电压的比值,跟光谱仪测得各通道峰值功率与第一通道峰值电压的比值之间最大误差为0.1。OTDR光信号接收模块实现用两片50MSPS采样率的ADC达到100MSPS的等效采样率。
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