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《华中科技大学》 2006年
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WDM光网络中的串扰及其抑制技术研究

管爱红  
【摘要】: 光纤有着巨大的带宽资源和优异的传输性能,是实现高速率、大容量传输的最理想的传输媒介。随着掺铒光纤放大器(EDFA)的广泛应用和波分复用(WDM)技术的成熟,一根光纤中已经能够传输Tbit/s级的数字信息。然而,随着通信业务的急剧膨胀,要求传输的距离越来越长,单信道速率越来越高,复用信道之间的间隔越来越小,一些物理效应对信号质量的损伤不可避免。第一,信道间距的变小和光纤中传输总功率的增加,使光纤的非线性效应导致的信道间串扰成为影响系统性能的重要因素;第二,多个信道通过半导体光放大器(SOA)时,由于SOA的增益饱和效应,导致单信道的增益受到同时传输的其他信道的影响;第三,由于构成光交叉连接(OXC)节点的器件不可能实现光通道之间的完全隔离,使得输入信号的一部分功率泄漏到其它本不应该去的信道中,导致信道间串扰。本文围绕WDM光网络中的信道间串扰及其抑制技术开展了较为全面的理论研究和实验研究,具体内容如下:理论研究了光纤中的多信道非线性效应及其对WDM系统性能的影响和相应的抑制措施。实验研究了高非线性光纤中的四波混频效应(FWM)及其影响,发现与非等信道间隔相比,等信道间隔情况下FWM引入1.5dB的功率代价。 对SOA增益饱和效应引起的信道间串扰进行了理论研究。对SOA中串扰的抑制方法进行了理论和实验研究,实验验证了两信道的40Gb/s系统中,注入连续光可以减小SOA引起的码型畸变和信道间串扰;实验证明了SOA放大有一定色散的信号可以减小信道间的串扰。 提出了两种新型的低串扰光开关矩阵:改进的扩展Benes结构(IDB)和各级改进的扩展Benes结构(GIDB),分析了两种结构中的串扰,结果表明:IDB结构相对于扩展Benes(DB)结构信噪比提高约3dB,GIDB结构相对于DB结构信噪比提高约10dB,随着光交换规模的扩大GIDB结构对信噪比的提高更加明显。 理论分析了基于DB结构和GIDB结构的三种典型OXC节点中带内串扰的积累特性,发现采用GIDB结构时系统的功率代价远远小于采用DB结构时的功率代价;同时与基于DB结构的OXC节点相比,基于GIDB结构的OXC节点对光开关串扰系数的要求放宽了大约5dB,这大大降低了对光开关隔离度的要求,说明在器件性能有限的基础上,可以通过设计适当的OXC节点结构来减小串扰的影响。 理论分析了具有有限波长转换功能的OXC节点中的串扰,发现相干串扰的影响远远大于非相干串扰,尤其当时间延迟小于激光器的相干时间并小于码型周期时,串扰引起的功率代价最大。比较了波长转换器的加入对OXC节点串扰的影响,结果发现:加入波长转换器后系统的功率代价与不加波长转换器相比有一定的改善。 实验研究了带间和带内串扰的影响,结果表明,带间串扰可以由滤波器滤除对系统没有影响,带内串扰的影响无法用滤波器消除;比较了串扰和信号相干和非相干情况下对信号的影响,串扰与信号偏振状态平行和垂直的条件下对信号的影响,结果表明:相干串扰的影响远远大于非相干串扰;当串扰和信号偏振状态垂直时,串扰对信号的影响很小;偏振平行情况下串扰对信号的影响最大。 实验研究了在光开关的串扰系数为-20dB时,4×4的Benes、DB、IDB、GIDB结构中串扰的影响。结果表明,即使在光开关的串扰系数很大(-20dB)的情况下,与DB结构相比,IDB、GIDB结构也能有效的减少串扰的影响。这些特性表明IDB和GIDB结构优于其他由2×2光开关组成的光开关矩阵拓扑结构而更适合组建大规模的光交换网络。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN929.1

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张素萍;光突发交换核心节点串扰研究[D];河南工业大学;2010年
2 邓荣君;WDM信道串扰抑制方法研究[D];吉林大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王健全,顾畹仪;光纤中非线性效应的研究[J];北京邮电大学学报;2003年01期
2 饶敏,孙小菡,张明德,丁东;信道串扰对WDM光网络节点性能的影响[J];东南大学学报(自然科学版);2002年02期
3 王国忠,施社平,古渊,赵迺智,周伟勤,罗来荣,武成宾;DWDM系统中光纤的非线性仿真分析[J];电子学报;2004年S1期
4 申云峰,张杰,何华杰,顾畹仪;全光网络中同频串扰的研究[J];电子学报;1999年05期
5 李凡龙,孙军强;串扰对密集波分复用网络扩展性的影响[J];光学学报;2004年02期
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9 程振杰,余重秀;WDM网中同频串扰的研究[J];光子学报;2001年01期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 刘洋;赵崇光;王蓟;张亮;王立军;;刻制单模和折射率渐变少模光纤光栅的研究[J];半导体光电;2006年01期
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6 李赟;吴重庆;李亚捷;付松年;;基于自相位调制原理的光纤非线性系数测量[J];半导体光电;2006年04期
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8 黄天水;曹文华;尹新付;郭力争;;高阶色散效应对光纤中高斯光脉冲的影响[J];半导体光电;2007年04期
9 曾军英;余重秀;马健新;忻向军;;ROF系统中基于四波混频的全光波长变换的研究[J];半导体光电;2008年02期
10 帅词俊;彭淑平;齐欢;邱庆军;;封装材料对光纤器件的性能影响[J];半导体光电;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 肖浩;杨华;;振幅调制连续光控制梳状频谱产生的研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
2 谢栋;文建国;;一种适合低阈值中红外超连续谱产生的新型微结构光纤[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 马会芳;郑龙;张霞;黄永清;任晓敏;;色散平坦微结构光纤中超连续谱的幅度噪声研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 夏兰叶;谢栋;文建国;文双春;;微结构硫化物光纤中中红外超连续谱的产生[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 柴常;;高阶效应对脉冲压缩的影响[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
6 李建华;王荣;徐智勇;朱勇;;一种新的应用小波变换的直接检测BOTDR系统[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
7 曾宪亿;马玉坡;张建成;张瑞;;长途光缆传输网波长级自动恢复系统研究[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年
8 曾宪亿;张引发;马玉坡;张建成;;长途光缆传输网恢复策略与空闲波长优化配置的研究[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(上)[C];2009年
9 王维涛;安洪勇;;全光波长变换的OptiSystem实现[A];2008'中国信息技术与应用学术论坛论文集(一)[C];2008年
10 赵俊荣;余震虹;纪长军;查理;;新型螺旋型啁啾光纤光栅的色散补偿分析[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 齐新元;非线性光子学晶格中的光传播性质研究[D];南开大学;2010年
2 刘鹏;高效率泵浦耦合及光纤激光器关键技术研究[D];北京交通大学;2011年
3 黄小东;ICF激光驱动器前端系统关键技术研究[D];山东大学;2010年
4 郑晶晶;大模场面积单模掺铒非均匀布拉格光纤及其器件的研制[D];北京交通大学;2011年
5 邵群峰;基于时域透镜的高速非线性光纤通信链路的优化研究[D];兰州大学;2011年
6 陈英;高功率钕玻璃激光系统的宽带三倍频技术方案研究[D];复旦大学;2010年
7 刘学君;CO-OFDM系统的关键技术及非线性损伤的研究[D];北京邮电大学;2011年
8 史培明;基于MZ集成调制器无光滤波产生高质量毫米波信号的研究[D];北京邮电大学;2011年
9 李晶;高功率大模场光纤的光传输放大特性研究[D];中国工程物理研究院;2011年
10 戴小玉;超常介质中的调制不稳定性和孤子传输特性研究[D];湖南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张素萍;光突发交换核心节点串扰研究[D];河南工业大学;2010年
2 张丽萍;取样光纤光栅拼接制作技术的研究[D];北京交通大学;2010年
3 池剑锋;高速光时分复用系统传输技术研究[D];北京交通大学;2011年
4 孟涛;线型腔掺铒光纤激光器的辐射特性研究[D];北京交通大学;2011年
5 唐尊伟;光纤陀螺偏振误差及关键器件的研究[D];北京交通大学;2010年
6 罗定嘉;160Gbit/s 光时分复用系统中非线性光学效应的研究[D];北京交通大学;2011年
7 包玉龙;基于荧光强度比的光纤布拉格光栅温度应变传感器[D];北京交通大学;2010年
8 吕济根;基于光采样技术的高速光信号测量[D];北京交通大学;2011年
9 孙倩;单频光纤激光器谐振腔的研究[D];北京交通大学;2011年
10 周楠;任意波形超短光脉冲发生器研究[D];北京交通大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王健全,顾畹仪;光纤中非线性效应的研究[J];北京邮电大学学报;2003年01期
2 饶敏,孙小菡,张明德,丁东;信道串扰对WDM光网络节点性能的影响[J];东南大学学报(自然科学版);2002年02期
3 王国忠,施社平,古渊,赵迺智,周伟勤,罗来荣,武成宾;DWDM系统中光纤的非线性仿真分析[J];电子学报;2004年S1期
4 申云峰,张杰,何华杰,顾畹仪;全光网络中同频串扰的研究[J];电子学报;1999年05期
5 成煜;赵修建;陈伟;张继红;龚勇宏;;色散补偿方案的研究[J];光学与光电技术;2006年06期
6 李凡龙,孙军强;串扰对密集波分复用网络扩展性的影响[J];光学学报;2004年02期
7 宋明;谢芳;冯其波;;可调谐Fabry-Perot滤波器的研究与发展趋势[J];光子技术;2005年04期
8 龚倩,徐荣,张禹康,纪越峰;多波长光交叉连接节点中的串扰研究[J];光子学报;2000年12期
9 管爱红;孙军强;;WDM光网络中OXC结构对带内串扰积累的影响[J];激光技术;2006年06期
10 戴无惧,张汉一,何永琪;消光比在串扰分析中的影响[J];中国激光;2003年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 李凡龙;DWDM光交换节点低信道串扰技术的研究[D];华中科技大学;2004年
2 任贞妮;自由空间光通信大气信道模型研究及系统设计[D];广东工业大学;2006年
3 张幸福;CWDM光纤多路数字传输系统的研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2006年
4 孙飞飞;激光水下散射对图像清晰度的影响[D];中国海洋大学;2007年
5 陈敏秀;光纤布拉格光栅法布里—珀罗滤波器及其在可调谐窄线宽光纤激光器中应用的研究[D];厦门大学;2009年
6 杨奇明;WDM光传输系统中的色散补偿与四波混频抑制研究[D];浙江工业大学;2009年
7 刘堃;兆瓦级激光与光纤耦合技术研究[D];长春理工大学;2010年
8 曹帆;频谱分割WDM-PON系统与实验研究[D];北京邮电大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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2 费运思,张汉一,陈雯路,叶亚斌,宗磊,徐志根,郭奕理,周炳琨;WDM全光网中功率均衡及功率管理的新方案研究[J];电子学报;2000年01期
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【相似文献】
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10 黄俊,刘华,曾庆济,肖鹏程,刘继民,徐捷;WDM光网络中的业务疏导[J];通信技术;2002年12期
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4 戴天贵;徐永;;多播格状WDM光网络中的流量疏导[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议(OFCIO’2003)论文集[C];2003年
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7 王雪葵;郭磊;张愉;郑小兵;;WDM光网络中基于辅助虚拓扑的子通路保护算法[A];2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(下)[C];2008年
8 张洪良;许世民;曾鹏;;IP over WDM:下一代网络的选择[A];江苏省通信学会2004年学术年会论文集[C];2004年
9 王健全;王东昱;张民;顾畹仪;;WDM系统中光信噪比的分析[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(OFCIO’2001)论文集[C];2001年
10 程世盛;;OCDMA+WDM技术与并不遥远的全光网络[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年
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2 侯睿;光突发交换网络中冲突解决方法的研究[D];华中科技大学;2006年
3 何荣希;WDM光网络中基于约束的动态选路和波长分配算法研究[D];电子科技大学;2002年
4 章小宁;宽带通信网中Valiant负载平衡技术研究[D];电子科技大学;2007年
5 齐小刚;计算机网络中的路由与性能优化[D];西安电子科技大学;2005年
6 于璠;三级Clos网的优化及阻塞概率的研究[D];中国科学技术大学;2009年
7 韩一石;Metro WDM网络若干核心技术研究—理论、实验、应用[D];浙江大学;2004年
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1 乔俊峰;WDM光网络中的路由算法[D];西安电子科技大学;2005年
2 蒋建锋;IP-WDM光网络传输损伤评估和仿真软件的研制[D];东南大学;2004年
3 解志军;网状WDM网中基于可用性的连接提供研究[D];电子科技大学;2008年
4 范伟;WDM光网络的选路和波长分配算法研究[D];浙江工业大学;2006年
5 张正新;模拟退火算法解决静态RWA问题的研究[D];电子科技大学;2006年
6 孙维亚;稀疏分光WDM网络中基于遗传算法的组播业务研究[D];北京邮电大学;2006年
7 陆敏;WDM光网络中动态波长分配算法的研究[D];浙江工业大学;2007年
8 林蓉平;WDM光网络中的可用性算法研究[D];电子科技大学;2006年
9 张安军;光网络传输损伤综合评估与仿真软件[D];东南大学;2006年
10 张大伟;基于自相似业务的WDM光网络中分布式波长路由算法的研究[D];兰州大学;2008年
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