全光离散傅里叶变换实现装置的研究与设计

论文摘要

正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）作为一种先进的多载波调制技术，其信号具有频谱效率高、色散容限大等优点，近年来已成为光通信领域的研究热点之一。非全光OFDM系统因存在电子瓶颈问题而在高速系统中应用受限。全光OFDM技术在光域中完成信号的运算处理，能有效缓解系统收发端对电子处理速率的依赖，具有很好的应用前景。本论文基于全光离散傅里叶变换（OIDFT/ODFT，Optical Inverse Discrete FourierTransform/Optical Discrete Fourier Transform）的基本理论，重点对信号实现此运算的光学处理装置进行了理论分析与仿真研究。所开展的主要工作如下：（1）深入分析了OIDFT/ODFT光学装置组成结构及各部分对应实现的运算功能；结合信号的时域和频域特征揭示了光正交性的本质。（2）在详细推导ODFT传递函数的基础上，提出了基于级联偏振干涉实现信号处理的光学装置，完成了其结构参数的设计和实现功能的验证；研究了ODFT运算结构的频率响应特性，并对仿真结果进行了理论分析。（3）对基于偏振干涉实现OIDFT/ODFT运算结构的全光OFDM系统进行了仿真研究。对非归零强度调制的4×25Gbit/s OFDM信号实现了背靠背和300km光纤传输，各子信号误码率均达到1E-9水平时，对应接收机灵敏度分别为-21.3dBm和-19.2dBm。深入探讨了造成系统接收性能差异的主要因素，结果表明，优化ODFT运算结构和光开关门的输出特性以及选择合适的信号调制格式能提高系统的正交解复用性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 高速大容量光传输技术研究背景
• 1.2 多载波调制技术与发展趋势
• 1.3 全光 OFDM 技术与研究现状
• 1.4 论文主要内容
• 2 全光 OFDM 基本理论
• 2.1 OFDM 系统原理与特点
• 2.2 全光 OFDM 工作原理
• 2.3 全光 OFDM 关键技术
• 2.4 本章小结
• 3 基于偏振干涉的全光 OFDM 实现装置
• 3.1 ODFT 实现结构分析
• 3.2 基于偏振干涉的 ODFT 运算结构
• 3.3 本章小结
• 4 全光 OFDM 系统仿真及性能研究
• 4.1 全光 OFDM 仿真系统
• 4.2 ODFT 运算结构对接收性能的影响
• 4.3 光开关门结构对接收性能的影响
• 4.4 调制格式对接收性能的影响
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 1 攻读硕士学位期间发表论文目录
• 附录 2 攻读硕士学位期间申请专利目录