高階相位調(diào)制信號(hào)的全光處理技術(shù)研究.pdf

1、全光信號(hào)處理技術(shù)是直接在光域?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理，擺脫了“電子瓶頸”的限制，是未來(lái)光纖通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)方向。其中，四波混頻（FWM）效應(yīng)在全光信號(hào)處理技術(shù)中有著廣泛地應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)參量放大、全光再生、全光邏輯等多種信號(hào)處理功能。本文基于泵浦消耗情形下FWM參量過(guò)程的解析解，采用Matlab編程方法，研究了高非線性光纖（HNLF）中高階相位調(diào)制信號(hào)的全光相位再生和相位混合運(yùn)算的性能，主要工作內(nèi)容如下：
　　1.在考慮泵浦消耗的情形下，詳細(xì)推

2、導(dǎo)了簡(jiǎn)并和非簡(jiǎn)并 FWM耦合模方程的解析解，采用第一類、第三類勒讓德橢圓積分以及雅閣比橢圓函數(shù)給出了信號(hào)的相位和功率的解析表達(dá)式，以及相應(yīng)的Matlab函數(shù)命令。解析計(jì)算結(jié)果與四波混頻耦合模方程的嚴(yán)格數(shù)值計(jì)算結(jié)果一致，驗(yàn)證了理論推導(dǎo)過(guò)程的正確性。
　　2.根據(jù)相敏放大（PSA）原理設(shè)計(jì)了8PSK（Phase-Shift Keying）光纖再生器。利用相位和功率的解析表達(dá)式分析了基于簡(jiǎn)并FWM的多電平相位再生條件，研究了泵浦光初始相

3、位和功率對(duì)M-PSK信號(hào)相位轉(zhuǎn)移特性的影響。研究表明，調(diào)節(jié)泵浦光初始相位可使PSA的相位轉(zhuǎn)移曲線與輸入信號(hào)的多電平相位相匹配，相位再生器的抖動(dòng)抑制性能可通過(guò)調(diào)節(jié)泵浦光初始功率來(lái)優(yōu)化，所需光纖長(zhǎng)度與優(yōu)化的初始泵浦光功率近似呈反比。對(duì)所設(shè)計(jì)的8PSK光纖再生器進(jìn)行了OptiSystem仿真，仿真結(jié)果表明，當(dāng)歸一化輸入相位抖動(dòng)為0.1時(shí)（即輸入噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差為0.1×π/4 rad），該相位再生器的抖動(dòng)抑制比為4.62，系統(tǒng)的符號(hào)錯(cuò)誤率可降低兩

4、個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　3.利用簡(jiǎn)并四波混頻光互調(diào)效應(yīng)，設(shè)計(jì)了基于非相敏放大(PIA)的相位運(yùn)算器，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)信號(hào)相位的2θA-θB和2θB-θA混合運(yùn)算。以四進(jìn)制相位信號(hào)為例，實(shí)現(xiàn)了四進(jìn)制數(shù)字的乘減運(yùn)算（2A-B，2B-A），并分析了輸入光幅度噪聲對(duì)兩種相位互調(diào)運(yùn)算結(jié)果的影響。仿真計(jì)算表明，該運(yùn)算器件的光噪聲指數(shù)（光信噪比的劣化）約為6.6dB；當(dāng)輸入光信噪比（OSNR）不低于25dB時(shí)，兩種運(yùn)算的符號(hào)錯(cuò)誤率（SER）均低于10-3，對(duì)