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高速时域扩频OCDM系统及其应用研究

陈小刚  
【摘要】: OCDM/OCDMA技术是将扩频技术与大容量光纤通信技术相结合的一种通信方式。相干OCDM系统在总体性能如误码率,用户容量等方面优于非相干OCDM系统。在相干编/解码方案中,综合考虑编/解码器的相关特性、频谱效率和色散效应等因素,时域相位编码OCDM系统最引人关注。本文围绕基于超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)的时域相位编码OCDM/OCDMA系统进行了深入的理论和实验研究,具体内容如下: (1)对SSFBG光栅用作全光编/解码器的理论基础进行了深入的分析。介绍了基于SSFBG光栅的时域相位编/解码机理;数值模拟了SSFBG光栅编/解码器对超短光脉冲序列的时域响应和频域响应。分析了光栅折射率调制振幅Δn以及编码光栅和解码光栅之间的波长偏移对编/解码器相关性能的影响。 (2)利用3-chip的四相相移SSFBG光栅实现了40Gbit/s的高速全光编解码。编码光栅和解码光栅匹配时,有清楚的脉冲序列重新形成,自相关峰宽度5.1ps和码片周期4.2ps相当。编码光栅和解码光栅不匹配时无法重新形成超短脉冲序列。 (3)实验研究了基于7-chip的SSFBG光栅的2×40Gbit/s高速OCDM系统。两信道同时接入时,解码输出脉冲的信号波形出现劣化,自相关曲线虽然仍然有自相关峰出现,但展宽至7.7ps并且旁瓣明显增大。 (4)分别进行了基于NOLM子系统和基于NALM环镜的全光阈值判决实验。在NOLM子系统的作用下,2路OCDM信道同时接入时的解码输出信号波形质量有了明显的改善,自相关峰宽度由7.7ps压缩至3.8ps,自相关曲线的旁瓣和噪声得到了很好的抑制。实验中需要用高功率放大器将NOLM子系统的输入信号平均功率放大至0.42W。在NALM的作用下,也得到了类似的结果。实验中NALM环镜的输入信号峰值功率~10mW量级。 (5)实验验证了基于超连续谱SC和SSFBG光栅的WDM/OCDM混合系统。NALM环镜较好地抑制了WDM/OCDM系统中信道间干涉和噪声的影响,实现了脉冲整形和旁瓣抑制功能,改善了解码输出信号的波形质量,自相关峰宽度由8.2ps压缩至4.8ps。 (6)分析了时域相位编码OCDMA系统的误码性能。建立了OCDMA系统噪声分析的理论模型。考虑了拍噪声、多址干扰MAI和接收机噪声的影响,计算了OCDMA系统的误码率。结果表明,拍噪声和多址干扰MAI限制了相干OCDMA系统的性能。


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