论文部分内容阅读
基于光纤四波混频（FWM）实现的全光再生技术，囊括了全光信号再放大、再整形、再定时的三个方面，其飞秒级的响应速度、THz级的工作带宽及优越的光控光特性，不仅大大提高了光通信网络的交换速度而且适用于DWDM系统，是未来高速全光网络的主要研究方向之一。本文研究光纤参量2R再生器（FOPR）以及基于光纤参量振荡器（FOPO）的全光时钟提取单元。以理论分析为基础，结合系统仿真结果，优化实验设计，对利用FOPR实现全光2R再生以及采用FOPO进行全光时钟提取进行了深入的分析研究，主要内容如下：1.结合本课题研究方向分析了FWM效应在FOPR及FOPO时钟提取中所起到的作用和表现出的不同性质。从全光幅度整形和环路振荡锁模的角度分别对FOPR再生原理及FOPO时钟提取原理进行了深入的分析探讨，为后续FOPR的设计、研制和FOPO时钟提取仿真平台的搭建提供了理论依据。2.描述了基于数据泵浦方案的FOPR的工作原理及设计原则。从简并FWM泵浦带宽、连续探测光波长设置以及功率转移函数（PTF）等方面对FOPR进行了仿真设计。从理论分析及仿真结果证明，FOPR中采用功率控制单元对提升再生器性能是十分必要的。在此基础上，制作了一台全光2R再生器，并对其再生性能进行了实验测试，其PTF斜率约为1.7，消光比可提升约5dB，实验结果与仿真设计一致。该再生器将用于构建具有再生功能的光分组交换（OPS）系统，可实现单信道2R信号再生。3.实现了40Gbps全光时钟提取的OptiSystem仿真。从FOPO环路稳定振荡条件、锁模条件、时钟提取条件以及FOPA增益饱和特点等方面对FOPO时钟提取单元进行了深入的理论探讨及仿真研究。指出FOPO时钟提取系统稳定振荡时，FOPA增益接近于0dB，可以大大减小泵浦信号随机性对时钟的影响，抑制时钟抖动。借助于FOPO环路增益/损耗等效模型及FOPA信号增益仿真结果，实现对FOPO环路振荡性质的整体把握，可以直观地对FOPO环内增益损耗进行设置，使其达到时钟提取的要求。在此基础上，实现了输入伪随机码序列（PRBS）‘1’码概率为0.5时，时钟脉冲宽度相对于输入信号压缩50%以上，时钟信号ER约15dB，相对峰值抖动约为1.6dB。基于该仿真平台测试了输入PRBS‘1’码概率对时钟抖动性的影响，结果表明，输入信息中‘1’码发生概率越大，FOPO时钟提取质量越好。