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《清华大学》 2004年
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基于SOA的注入锁模光纤环激光器特性及应用研究

王桐  
【摘要】:全光3R再生是克服超长距离传输中光信号恶化的一种有效的方法。在全光3R再生系统中,全光位时钟提取是其中的一项关键技术。基于半导体光放大器(SOA)的注入锁模光纤环激光器由于其方案简单、波长可调、成本低、工作稳定并可使用成熟的商品器件等优点,在论文中将其应用于全光时钟提取。 基于SOA的注入锁模光纤环激光器中的关键器件为SOA,它的载流子浓度受到外界信号的调制,由于其交叉增益调制(XGM)和交叉相位调制(XPM)效应,对环内激光进行调制,同时又受到环内激光的影响,因此工作情况比较复杂,到目前没有发现有对其进行理论模拟方面的文章。论文建立了一套比较完善的基于SOA注入锁模激光器的数值模拟模型,系统研究了外界信号、SOA的噪声等参数对时钟提取的影响。 通过数值模拟和实验发现,由于SOA载流子恢复时间的限制,当应用于随机码数据信号的时钟提取时,提取的时钟存在着比较大的幅度起伏和时间抖动,称之为码型效应,这是利用基于SOA的注入锁模光纤环激光器进行时钟提取的最大缺点。论文提出了利用梳状滤波器对输入信号进行预处理,然后进行时钟提取的方法,数值模拟证明,论文提出的方法可以有效的减小码型效应。理论分析表明当利用高精细度的梳状滤波器进行预处理时对其自由谱区的准确度和波长对准度有很高的要求,因此提出了利用较低精细度(约为21)的梳状滤波器和SOA级连装置对数据信号进行预处理的实用方案,实验和理论均证明此方法可以有效的减少码型效应的影响,利用这一方法成功地实现了10Gb/s和40Gb/s时钟提取。 如何从码型恶化的数据信号中提取时钟和对恶化的数据信号进行3R全光再生是国际上研究的热点。利用梳状滤波器和SOA级连装置对数据信号进行预处理,然后通过基于的SOA注入锁模光纤环激光器进行时钟提取,在实验上成功的从码型严重恶化的数据信号中提取了低抖动高消光比的时钟信号,并利用电吸收调制器(EAM)作为光开关,在实验上成功地实现了10Gb/s的全光再生。 WP=5 实验证明论文采用的3R全光再生系统可以改善数据信号的消光比和码型。 全光时钟分频和倍频是未来光网络中的一项重要技术。论文中在实验上不仅实现了对10GHz和20GHz脉冲重复频率的分频,而且还实现了非整数倍频(即倍分频)。对有幅度起伏的脉冲串进行幅度均衡也是实验上常需要的技术之一。实验上证明了利用基于SOA的注入锁模光纤环激光器可以对脉冲进行不失真的幅度均衡。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TN248

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