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《上海大学》 2007年
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1550nm超干线及宽带接入光传输关键技术研究

宋英雄  
【摘要】: 随着中国广电模拟电视到数字电视整体平移工程的展开,光纤有线电视网的规模持续扩大。为了更好地整合和配置网络资源,实现运营级的综合业务网络,出现了两种趋势。一是有线电视大范围联网,在地市级共享有线网络前端,以节约投资及便于管理。由于1550nm传输技术的低损耗、可光放大等特点,使1550nm技术成为数百公里超干线传输的必然选择。二是光纤向小区、楼栋日益延伸,实现光纤接入(FTTx)基础上的三网融合,由于以太无源光网络EPON技术成熟,网络结构与有线电视网一致,使EPON技术成为广电实现综合业务接入的首选技术。这两种趋势都会对1550nm副载波复用光纤电视传输系统提出新的挑战和要求。本文围绕1550nm超干线及宽带接入光传输关键技术进行了理论、仿真和实验研究,全文的主要内容由四部分组成,具体如下: 第一部分论述了EPON下行1490nm数据通道与1550nm CATV通道的相互串扰问题。采用等效传递函数法得出了任意调制信号下1490nm光波对1550nm光波拉曼串扰的理论计算公式,并将拉曼串扰转化为CATV系统相对强度噪声指数RIN的变化,得到了CATV通道载噪比劣化的计算公式。首次系统地进行了RF Overlay EPON系统的实验,观测到了以太空闲字符Idle信号在62.5 MHz及倍频处对CATV信号的单频干扰和随机码流对低端载噪比的影响,并研究了偏振对串扰的影响,提出了对Idle信号进行扰码和采用改变发端1490nm或1550nm信号的偏振态以减小拉曼串扰的方法。论述了下行1550nm CATV光波对1490nm数据光波的线性串扰,得出了串扰造成的光功率代价,指出波长隔离度大于30dB的1490nm/1550nm分波器可以基本消除线性串扰。 第二部分论述了1550nm长距离光纤CATV系统中由自相位调制(SPM)和色散引起的组合二阶失真(CSO)劣化及其补偿问题。采用微扰法求解了非线性薛定谔方程,得出了存在SPM和色散的情况下,多级EDFA级联光纤CATV系统CSO指标的计算公式。在采用啁啾光栅进行色散补偿时,对以上的CSO计算公式进行了修正,指出色散补偿器的位置对补偿效果具有很大影响,通过计算得出的色散补偿器最佳位置,对工程应用具有指导作用。VPI软件的仿真结果与以上理论计算结果一致。进行了1550nm长距离光纤CATV系统的实验。测试了没有色散补偿时CSO随传输距离的变化及CSO随入纤光功率的变化,对100km传输系统啁啾光栅色散补偿器的最佳位置进行了实验,在将色散补偿器置于理论计算的最佳位置后,得到了较好的CSO输出指标。建立了200km传输实验系统,对比了有无DCM色散补偿时的指标测试结果,表明采用啁啾光栅的色散补偿确实能够改善由SPM效应引起的CSO指标。 第三部分论述了分布式拉曼放大器在光纤有线电视网中应用的相关问题。给出了拉曼放大器的增益、噪声公式,指出在采用窄带光滤波器时,拉曼放大器的噪声主要由信号—ASE拍频噪声引起,进而得出了拉曼放大器的载噪比表达式,计算结果表明双向或反向泵浦分布式拉曼放大器可以改善长跨距无中继系统的CNR。给出了由模拟系统向数字调制系统整体平移后调制误差比MER指标的计算公式,及采用色散补偿光纤(DCF)进行色散补偿的最佳DCF长度的理论计算方法。最后分析了目前国内最长的包含超长跨距拉曼放大、DCF色散补偿的560km数字调制光纤传输系统的设计、指标计算及测试结果。 第四部分对1550nm超长距离传输的关键设备掺铒光纤放大器EDFA进行了研究。研制了DWDM系统用的增益平坦C+L波段超宽带EDFA,根据提出的优化策略对C波段和L波段增益平坦EDFA的泵浦功率、光纤长度和增益滤波器进行了优化仿真,并根据仿真结果采用分波段并联结构设计制作了功放、线放和预放三种类型的EDFA,进行了测试,得到了70nm的传输带宽。研制了一种新型全光增益箝制EDFA,通过增加980nm泵浦的预放和在输出端设置增益均衡滤波器,在C波段内获得了平坦的增益谱、较高的箝制增益和较低的噪声系数,为应用于WDM系统和波长路由全光网络的EDFA提供了一种有效的解决方案。研制了一种新型的EDFA大功率泵浦激光器控制器,采用PWM方式实现泵浦的自动温度控制(ATC)及自动功率控制(APC),比传统模拟方式降低了功耗和体积,成果已应用于EDFA产品。
【学位授予单位】:上海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN929.1

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【引证文献】
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【参考文献】
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【相似文献】
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