一、集成化光上下路复用器的研究进展（论文文献综述）
陈光[1]（2021）在《光载射频信号处理若干技术及应用研究》文中研究说明光载射频信号处理是一门涉及射频技术和光子学的新兴交叉研究领域,其包括了光纤通信、无线通信、微波工程、模拟与数字信号处理、光电融合、光电子材料与器件、光载射频通信系统及网络应用等多个方面。光载射频技术的研究初衷是在射频系统中引入强大的光子技术,从而消除电子瓶颈的同时带来诸多优点,如高速率、低损耗、大带宽、小尺寸、低功耗、轻重量、高集成度、优良稳定性、抗电磁干扰、频率响应平坦、易于混合集成等技术优势。因此,通过采用基于光子学的射频信号处理技术可实现以前在电域内很难甚至是无法完成的功能或任务。正是由于这种巨大优势,光载射频通信自上世纪90年代开始研究以来,在信号处理、民用通信、国防军事、航空航天和医疗卫生等领域已得到了广泛的应用,并引起国内外学者的广泛关注。光载射频信号处理关键技术与光载射频通信（RoF）系统应用作为微波光子学两个重要的研究分支,近些年引起了研究者们的极大兴趣,并成为当前微波光子学的研究热点。本论文针对光载射频通信、光纤射频混合接入网络和微波光子雷达等民用和国防军事应用需求,依托国家自然科学基金重大项目等国家级课题,重点对光载射频信号处理关键技术和光载射频通信系统设计应用两方面开展研究工作。本论文的研究内容及创新点如下:一、提出了基于光串联单边带调制和光正交单边带复用的多模态相干光载射频通信系统为了解决多制式射频信号收发和传输面临的需求及挑战,提出一种采用光串联单边带调制（OTSSBM）和光正交单边带频谱复用（OOSSBM）的多模态相干光载射频通信系统方案,并在接收端采用数字信号处理算法辅助的相干检测,对多路相位调制码型信号的混叠信道进行识别和分离,实现了在相干光载射频通信系统中的多速率信号收发、调制解调与传输。（1）设计了相干RoF系统并进行了数值仿真,分析了 RoF系统中光载射频信号的频谱结构,并通过数字信号处理算法在接收端恢复了发射的2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK码型信号,给出了信号发射前和接收后的时域波形图和眼图对比。搭建了光载射频信号发送、传输、接收和处理的多信道高谱效相干光载射频通信实验平台。实验结果表明,对于所提出的不同类型及条件（单信道与双信道;OTSSBM与OOSSBM;40 km单模光纤传输与背靠背系统等）下的复用信号,经40公里单模光纤传输后系统性能良好,均满足误比特率（BER）低于10-9,品质因数达到6以上。（2）分析了采用OTSSBM和OOSSBM时,传输2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK信号,在保持能量效率适中的前提下,两种复用方案各自分别的频谱效率达到了 4.2 bit/s/Hz和4.9 bit/s/Hz,综合利用OTSSBM和OOSSBM两种方案达到7.4 bit/s/Hz。在提高光单载波射频通信系统的频谱效率和信道容量的同时,使用数字信号处理算法辅助的相干检测进行信号解调与恢复,没有增加额外的混叠信道分离硬件或光电器件,简化了系统结构和复杂度。二、设计了基于硅基光电子的相干光载射频通信集成发射模块和接收模块采用级联硅基微环谐振腔（MRR）结构,设计了具有波长选择性的高Q值、超窄带、可调谐的三通带光带通滤波器,并实现了基于MRR的光多载波产生的技术方案;设计了用于调制高速射频信号的硅基双电极马赫-曾德尔调制器（DE-MZM）;利用所设计的MRR滤波器和DE-MZM等硅基光电子器件,设计了一种发射多路多制式射频信号并提供多类型射频信号接入功能的光载射频信号集成发射机;利用硅基平面光波导设计了混合集成数字相干光接收机,并对所设计的集成发射模块和接收模块的性能做了系统品质因数（Q-factor）和误码率（BER）的验证和测试。（1）利用上下分插型（或称作“上传下载型”）硅基MRR设计了超窄带可调谐光带通滤波器,所设计的单微环谐振滤波器中心波长为1552.52nm,3dB带宽为0.04nm,FSR为10nm,并拥有陡峭的滤波窗口上升沿和下降沿,利用热光效应可调谐滤波通带。通过将三个硅基单微环级联,形成具有波长选择性和可重构性的三通带可调谐窄带光带通滤波器。三个通带的中心波长分别为1550.7 nm,1551 nm和1551.3 nm,其平坦度良好,通道间隔FSR达到10 nm,吸收损耗低于3 dB/cm,每个微环谐振滤波器的精细度Finesse为250,Qtotal达到38750,级联多频带微环谐振滤波器产生多载波光源,其尺寸在毫米级。（2）设计了高速硅基双电极马赫-曾德尔调制器（DE-MZM）,其带宽达到30 GHz,对于BPSK信号的数据速率接近10 Gbit/s。以三个频带作为光载波分别调制不同频段和类型的射频信号,以BPSK调制码型发射则每路信号达到10 Gbit/s的数据速率。设计了亚微米尺寸硅基波导可调谐光衰减器（VOA）,并分析了其特性。设计了双平行双电极马赫-曾德尔调制器,其被用于构成I/Q调制器。将有三个频带的微环谐振滤波器和三个硅基调制器串联后再并联,构成了在三个光载波上调制,同时加载多路不同类型宽带信号（如WiFi,WiMAX等射频信号,或数字信号和模拟信号的任意组合）的光载射频通信集成发射机,整个芯片尺寸为7.8 mm2的毫米量级。（3）为了解决相干光载射频通信系统对于数字相干接收机在集成度、功耗、工作稳定性、灵敏度、响应度波动、相位误差方面的进一步需求,设计了一种基于硅基平面光波导的集成数字相干光接收机前端,并测试了所设计的集成相干接收机前端模块的性能和参数指标。在1520 nm～1620 nm宽波长范围内,相位漂移在±1°,保证了相应端口良好的相位正交性。当温度在-5℃～80℃时,响应度幅度波动在±0.25 dB;相邻光电探测器端口之间的响应度偏差在0.4 dB之内。测试了对于112 Gbit/s PDM-QPSK调制码型信号的接收性能,得到了偏振正交方向X信道和Y信道上清晰且易于判决的星座图,以及品质因数（Q值）和信号光功率（光信噪比）的近似线性对应关系。三、设计基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术方案为了在一个光载射频信号处理系统中实现多项功能,并提高系统集成度及降低成本,对光载射频信号处理的三种核心技术——移相、滤波和倍频进行了综合方案设计。（1）基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器（DP-DPMZM）,设计了具有倍频功能的宽带光载射频信号移相器,不仅对射频信号进行2-6倍频调控,且在光域实现了 360°相位控制。仿真验证了其相移范围和倍频效果,相移量与相位调控参量接近线性关系,多倍频与相位控制这两种处理同时进行。分析了消光比的变化、90°混合器的幅度和相位不平衡性对相位漂移、幅度抖动及系统稳定性的影响。（2）借助MZM的单边带（SSB）调制（用于加载射频信号）和半导体光放大器（SOA）的光学非线性效应（慢光效应和相干布居振荡）,设计了一种滤波通带（中心波长）和3 dB带宽均可调谐的射频光子滤波器,该滤波器中心波长在15 GHz-20 GHz的频率范围内调节,并具有超过15 GHz的自由频谱范围（FSR）,中心波长不同,其FSR不同,最低的FSR亦超过15 GHz。调节SOA的注入电流,实现了其频带和3 dB带宽可调,在SOA驱动电流为420 mA左右时,FSR=15.44 GHz,滤波器通带的3 dB带宽BW3dB=2.45 MHz,品质因数Q-factor>6300（对于单通带滤波器,Q-factor=Finesse=FSR/BW3dB≈6302）,滤波器带外抑制比达到41 dB。（3）采用偏振分束器、偏振耦合器与两个SOA构成马赫-曾德尔干涉仪型结构（SOA-MZI）,设计了宽带射频光子移相器,数值模拟仿真结果表明:相移的动态范围达到360°、调控精度达到0.1°、相移带宽接近30 GHz,相位变化量与SOA驱动电流呈现良好的线性关系,且依照相移精度对相移量进行连续调节。这些特性均优于传统方案。此外也对所设计的射频光子移相器非线性失真原因做了初步分析。上述三个创新点不仅提升了光载射频通信系统的信道容量、频谱效率和多模态应用,丰富了光载射频信号发射和接入服务的多样性,还提高了系统集成度,降低功耗、减小器件尺寸,增强系统的稳定性和可靠性。实现了对射频信号的相位在光域进行连续精确调控,同时进行倍频和滤波等处理,增强了光载射频信号处理系统的综合功能。本论文针对基于光载射频通信的超宽带无线接入网络、微波光子雷达、光控相控阵、电子对抗系统以及其它需要高性能光载射频信号处理的领域开展研究,所取得的研究成果在未来相关研究领域中具有一定的实用价值和应用前景。
陈成[2]（2020）在《光空分复用系统中双向传输及ROADM技术研究》文中研究说明随着数据业务的快速发展,IP网络的集成速度日益加快,因此网络的扩展显得尤为重要。研究表明,波分复用（WDM）光传输的容量增长明显放缓,系统实验接近非线性光纤传输的香农极限,限制了全光通信的发展。由此引入空间模式维度,基于空间自由度的空分复用（SDM）技术被认为是进一步提升传输容量的重要方案,其中基于少模光纤的模分复用（MDM）技术被广泛地应用,因为光纤中各个模式相互正交,MDM技术利用这种正交性,将每个模式作为独立的信道加载信号,从而有效地提高传输容量和频谱效率。同时随着传输容量的快速增长,对交换系统也带来了压力和动力,由于电子交换技术达到瓶颈,人们便引入了光子技术,其中可重构光分插复用（ROADM）技术可以灵活地进行业务疏导、路由选择和监视等功能,能够显着的提高整个网路的透明性、吞吐量、生存性,引起了人们的注意。本文在研究光传输交换技术的基础上,设计了两种如下结构:一种是无多进多出（MIMO）WDM-MDM带宽可调的光纤双向传输系统,利用6模式选择光子灯笼（PL）分别作为模式复用器与解复用器,选取LP21模式和LP01模式2个非简并模式作为正向传输信道,LP02模式和LP01模式作为反向传输信道,同时通过光开关控制选择LP11的2个简并模式作为正反向传输信道,从而实现12.5km的双向带宽可调传输。该结构通过光交换矩阵调节传输模式数来调节带宽。我们还对该系统结构进行实验搭建,并在C波段和L波段上对系统传输性能进行测量,3个模式的模间交调均小于-24d B,分析了12.5km多模光纤（MMF）传输的误码率和眼图性能,得出了当LP01模式和LP11a模式在接受功率低至-17d Bm和-16d Bm时,2路模式信号的误码率都能达到10-3的结论。验证了该传输系统的可行性和可靠性,适用于低成本大容量等通信场景。另一种是新颖的SDM-OADM结构,光节点是一个简单的两层体系结构,具有全光多粒度交换,业务疏导,通道分插和在线监控等功能。我们演示了多芯光纤（MCF）级和光纤级交换,光纤级粒度和波长级粒度业务疏导,通过搭建实验系统,测量其传输性能,实验结果表明,光信号在该交换系统中平均传输损耗为-10.5d B,平均串扰为-40d B,平均误码率（BER）为10-10,证明该结构有较高的可行性和可靠性。最后通过眼图测试单元监测光信号的传输质量,从得到的眼图可验证该系统具有良好的通信质量。
李炜[3]（2020）在《基于光栅慢光波导的片上滤波单元设计》文中指出光学滤波器作为一种功能性器件具有多种多样的使用场景,因此它在研究中受到了广泛的关注。随着集成光学系统的发展,各类片上滤波器的需求也不断上升。窄带器件在密集波分复用和微波光子学领域存在广阔的前景,宽带器件对应到通信末端的分发系统和信号处理也有很大的价值。虽然使用场景不同,但在集成光学系统中,这些片上滤波器往往存在着器件尺寸过大的问题。因此,在保证功能性的前提下,对片上光学滤波单元的集成化设计研究就显得很重要了。本研究将片上光学滤波器件区分为MHz量级的窄带滤波和GHz量级的宽带滤波器,对两类器件的集成化设计分别进行讨论。基于耦合模理论,分析滤波带宽和器件尺寸之间的制约关系。将慢光原理引入优化方案,利用一维光栅波导增大器件的有效折射率,从而在减小滤波单元尺寸的同时保持良好的工作性能,实现片上光学滤波单元器件的集成化设计。在超紧凑型片上窄带光学滤波单元的设计优化工作中,我们提出了一种针对片上窄带滤波器的实现方案,基于一维光栅波导,在获得窄带宽的同时极大地提升了器件的集成度和紧凑性。同时,还设计了工作波长在1550 nm的超紧凑型级联环腔滤波器,相比同类结构但未经优化的方案,器件单元的面积减小了三个数量级。该滤波单元等效1 d B带宽仅为2.1 pm（263 MHz）,35 d B带宽为4.04 pm（504 MHz）,滤波带边的滚降速度约为3.12×104 d B/nm,带外信号抑制比超过了100 d B,而带内的信号波动小于0.26 d B。在紧凑型片上宽带光学滤波单元的设计优化工作中,我们提出了一种针对片上宽带滤波器的实现方案,基于低色散慢光波导,在保持滤波特性基本不变的情况下提高器件的集成度和紧凑性。工作中提出了一种慢光区域远离布里渊带边的鱼骨状光栅波导,同时还设计了工作波段在1550 nm附近的带宽为GHz量级的片上光学滤波器,相比未经优化的器件,面积缩小了近50倍。该器件的1 d B带宽为820 pm（102.34 GHz）,35 d B带宽为1167 pm（145.64 GHz）,带边滚降速度达195.97 d B/nm,带内波动约为0.42 d B,同时带外信号抑制比超过120 d B,能够极大降低带外信号的干扰。本研究所设计的集成化光学滤波单元可以给片上光学系统提供更为小型化、紧凑化的功能器件,从器件层面推动光子芯片集成度的提高。同时,设计方案的提出也给相关同类型器件的集成化、紧凑化设计工作提供了思路,进而推动片上光子网络的发展。
穆德彬[4]（2019）在《面向DWDM的硅基波导光栅滤波器研究》文中研究表明硅基光子学在集成光通信、光传感和光互连中扮演着极其重要的角色,是目前国内外的研究热点。光栅是硅基光子学中的重要器件,可以被应用在波分复用器、偏振分离器、模式分离器和分光器等各种器件中。布拉格光栅是光栅中的一种,以其不受FSR限制且呈矩形状的光谱特点,常用在各种滤波器中,但布拉格光栅常受到旁瓣的影响且具有较大的带宽,不易于应用在密集波分复用系统中。本文基于布拉格硅基波导光栅提出了一种面向密集波分复用系统的多通道可调谐解复用器,并进行了实验测试验证,主要创新点和工作包括以下几个方面:1、针对均匀布拉格光栅具有严重旁瓣的问题,在实验室原有研究的基础上,采用相位切趾方法设计了一种滤波器。该方法基于光栅辅助型耦合器,保持两段波导上光栅齿的深度恒定,通过调节光栅齿的相对位置实现对旁瓣的抑制。首先从理论上分析了该切趾方法的实现原理,接着基于该方法在不同切趾系数下对比均匀布拉格光栅进行仿真,最后通过实验验证测得旁瓣抑制比大于20dB,实现了对旁瓣的有效抑制。2、针对光栅滤波器带宽较大的问题,本论文采用了一种光栅级联的方法实现对带宽的控制。通过实验分析光栅齿深度、光栅间距和光栅长度对于带宽和插入损耗的影响,测得20dB带宽约为0.8nm,插入损耗约为2.6dB。3、本论文还提出了 一种面向密集波分复用系统的多通道可调谐解复用器。每个通道都采用级联方法减小带宽,采用切趾方法抑制旁瓣,并采用热调谐方法调整每个通道的中心波长,实验测得每个通道的3dB带宽约为0.4nm,20dB带宽约为0.9nm,相邻通道隔离度大于20dB,中心波长移动范围最大为25nm。该解复用器适用于200GHz的DWDM系统,并有应用在100GHz和400GHz等的DWDM系统中的潜力。
肖恢芙[5]（2019）在《用于片上光互连的可重构模式处理器件的研究》文中指出人们对高速大容量信息处理技术的强烈需求促使片上光学复用技术迅速发展。在众多光学复用技术中,模式复用技术因其能较低成本、较大规模地集成各种模式处理器件到光网络中以数倍提升通信容量而广受关注。为了进一步满足多功能化、灵活化和智能化的高速大容量光网络应用需求,研究新型可重构的模式处理器件显得尤其重要。本文从这一重大需求出发,从模式的产生、复用以及交换三个角度设计并验证了几种关键的可重构模式处理器件,包括可重构模式转换器、可重构模式复用器和可重构模式交换器。作为基本结构单元,光波导是所有集成光学器件的基础,因此本文首先对光波导的相关理论进行了介绍,在此基础上探讨了耦合模理论与相位匹配条件,并研究了设计器件时需要用到的微环谐振器和多模干涉耦合器的理论模型。在模式产生方面,针对目前大部分模式转换器只能实现固定的模式转换问题,本文提出并验证了两种能选择性输出特定模式的可重构模式转换器。其一是基于级联多模干涉耦合器设计的能在基模和一阶模之间选择性输出一个或两个模式的器件,对该器件进行模拟仿真的结果表明,该器件在TE0模输出、TE1模输出、TE0+TE1两种模式同时输出这三种状态下均具有较小的插入损耗。其二是基于级联微环谐振器设计的可重构模式转换器。通过控制微环谐振器的工作状态能够实现基模向任意一个模式的转换功能,为了验证该功能,利用CMOS工艺制作了一个基础的原型器件,并对其进行了静态响应、动态信号响应和高速信号眼图三方面的实验表征。测试结果表明该器件各工作状态的模式串扰均小于-16.9 dB,波长串扰均小于-15.2 dB,并且能很好地实现10 Gbps高速信号的可重构模式转换功能。在模式复用方面,本文基于级联三波导耦合结构设计了一个可重构的大带宽模式复用器件。仿真结果表明在不同的相位调制状态下该器件能够实现偶对称模与奇对称模的灵活复用。对制作的基础器件进行测试后发现,器件在整个C波段范围内均能以小于-13.7 dB的串扰实现可重构模式复用功能,器件的总数据吞吐量能达到80 Gbps。在模式交换方面,本文基于微环谐振器提出了一种尺寸较小、能够实现基模与任意高阶模数据交换功能的可重构模式交换器,以满足多模信号处理和优化光网络资源利用率的需求。为了验证该功能,制作了一个TE0模与TE1模交换器,其谐振峰消光比达到23 dB,且在模式交换过程中模式串扰均小于-16 dB。此外,在速率为10 Gbps的高速眼图测试中得到了清晰且张开的眼图。最后,本文对提出的基于微环谐振器的可重构模式转换器、基于三波导耦合结构的可重构模式复用器和基于微环谐振器的可重构模式交换器这三个器件,分别按照其结构规律进行了进一步拓展,提出了三种功能更强的可重构模式复用器和一种能应用于波分复用网络中的可重构模式交换器,并分别阐述了这些器件的工作原理。
魏伟[6]（2018）在《超高分辨率软件定义光学滤波器设计及应用研究》文中研究指明光学滤波作为一种十分重要的光信号处理手段,被广泛地应用于光通信和微波光子学中,实现对光学信号或者对调制到光域的微波信号进行带通带阻滤波、时域频域变换等。随着光通信领域和微波光子学领域的不断发展,对光学滤波的精度也提出了越来越高的要求。高分辨率的光学滤波将是推动实现全光灵活组网,促进微波光子学发展,催生新的前沿交叉学科的重要功能器件。更高分辨率的重构性,更大范围的中心波长调谐,更高的滤波抑制比等都是光学滤波的发展趋势。然而相较于一般的微波信号,光波有着超高的频率,这使得对光波的精细化处理变得较为困难。目前带宽在GHz量级的光学滤波器还远远无法实现高精度的控制,这也阻碍了精细化光信号处理的进一步发展。受激布里渊散射效应是光纤中十分常见的光学非线性效应。其仅10到30 MHz的线宽提供了非常高的频率选择性,是进行高分辨率光信号处理的理想选择之一。本文利用这一效应实现了超高分辨率软件定义的高质量光学滤波器,并在滤波响应重构灵活度、中心波长调谐范围、偏振相关性和滤波抑制比等方面提出了全方位优化的方案。本文的主要成果和研究思路为:提出了非线性光信号处理高精度数字控制新方法,揭示了布里渊泵浦精确可控的机理;实现了超高分辨率的可编程任意形状光学滤波器和微波光子学滤波器,并采取多种措施提升滤波参数和滤波性能;将其应用至光纤骨干网分插复用节点和微波光子学脉冲整形中,获得了很好的实际效果;推动了该项技术的小型化和实用化。具体来说,本文内容包括:1.提出布里渊增益谱形的数字化精确控制方法利用受激布里渊散射实现光学滤波器的概念很早即被提出,但是对布里渊增益谱型的控制精度始终受到限制。本文提出了高分辨率的布里渊泵浦数字化设计方法,利用可控程度更高的电数模转换器（任意形状发生器）数字化高精度地产生电波形,再利用IQ调制器实现单边带载波抑制调制到光上,从而实现对布里渊泵浦高分辨率的完全控制。为了克服系统非线性等非理想因素,本文进一步提出循环反馈校正技术,根据测量结果多次对产生的泵浦波形进行迭代,从而成功实现对布里渊增益谱的高精度控制。这也是本文区别于之前工作的重要突破和创新点。2.提出一系列对滤波器的优化措施,实现高抑制比偏振无关矩形光学滤波器本文针对滤波器的各项参数进行了多项优化措施,极大提高了滤波器的实用性。为提高滤波器的抑制比,采取布里渊多级放大结构,更高效地利用泵浦光,实现了超过40 dB的滤波抑制比。本文还提出快速单频扫频泵浦方案,利用延时正交的双路结构解决了布里渊滤波器的偏振相关性问题。最终实现了50 MHz-3 GHz带宽的高精度可重构矩形滤波器。矩形因子可达1.056,为已报道的所有窄带矩形光学滤波器的最佳值。3.对泵浦展宽后的布里渊滤波器噪声进行了仿真和实验分析相较于一般的无源光滤波器,基于受激布里渊散射的滤波器的原理是放大带内信号而非阻隔带外信号。在带来增益的同时布里渊散射也会在放大滤波过程中引入噪声,劣化信号质量。本文对宽带布里渊放大引入的噪声情况进行了分析,并试图通过优化滤波器的各项参数配置来实现对其噪声性能的优化。通过实验精确的测量和仿真的全面补充,本文研究了泵浦展宽方式、泵浦功率以及待放大信号的功率、信号偏振态、光纤长度等对滤波性能的影响。实验和仿真结果为降低滤波器引入的噪声提供了一些思路,有助于进一步提升滤波器的实用性。4.演示了基于高精度矩形滤波器的超精细栅格可重构光分插复用方案下一代弹性光网络需要更精细的光交换粒度和更高的灵活性,这给光滤波技术提出了新的挑战。本文利用得到的高品质矩形滤波器实现了超精细栅格的可重构光分插复用结构,并演示了对偏振复用的正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）信号的上下路功能。采用布里渊矩形带通滤波和带阻滤波对保护间隔仅为300 MHz、单个带宽2 GHz的正交相移键控OFDM子带进行25 dB以上的放大选择或滤除,证明了本方案可对OFDM信号进行高保真度的滤波处理,极好地显示了本方案的滤波优势。5.实现软件定义任意形状高精度微波光子学滤波方案微波光子学滤波器对滤波的精度和灵活性提出了更高的要求。本文通过对泵浦波形的特殊设计和对整个系统的高精度控制,实现了以1 MHz为精度对滤波器中心频率进行高分辨率调谐和以15 MHz为分辨率对滤波幅度响应进行任意配置,并演示了截断高斯型、高斯型、超高斯型、三角形等滤波响应。基于对滤波器的超高分辨率控制,本文进一步演示了该滤波器在微波光子学中的典型应用。通过对滤波器响应的调节和切换,实现了对时域脉冲形状的精确调控和整形。理论和实验的高度吻合再一次证明对滤波器极高的控制精度。6.提出低成本直调泵浦控制方案并推动滤波器实用化和仪器化进程为进一步提升布里渊滤波器的小型化和仪器化,本文提出基于低成本直接调制激光器和低速数模转换器的新方案。通过对直接调制激光器调制电流的设计和反馈调节,同样实现了对滤波响应的高精度控制。相较于之前的外调制方案,直调方案有着与之相似的滤波响应控制精度以及噪声性能,但有效地简化了系统结构,大大降低了系统成本和体积,是该滤波器迈向实用化的重要一步。此外,特殊设计的滤波器图形化操作界面还为该技术的仪器化提供了软件支持。本文提出的基于受激布里渊散射效应的超高分辨率光学滤波器,解决了目前窄带宽（GHz量级）光学滤波控制精度较低的问题,首次实现了对滤波响应、滤波带宽和中心频率同时进行MHz量级的高精度控制,力求提供一种性能优异、功能多样、应用范围广、实用度高的窄带滤波方案。实际上,该高分辨率滤波器虽然仍旧沿用了滤波器的名称,但其内涵早已超越了传统意义上实现波长通阻的滤波器,而是提供了一个高分辨率高灵活性的光信息处理的平台,为光学信号和微波光子信号的高精度处理展示了新的可能,必将在光通信和微波光子学领域发挥其不可替代的作用。
罗辉[7]（2016）在《基于槽式纳米线微环谐振腔型偏振复用/解复用器研究》文中认为光互连网络与通信技术发展迅速,然而仍需解决通信容量、光互连节点集成器件的相关技术问题。具有高密度片上集成的硅基光子器件模块能够突破传统技术的瓶颈,适应当前光互连容量的激增需求。目前,硅基片上波分复用等各类复用技术有效的提升了通信容量。本文研究一种新颖的偏振复用及解复用器件,能够与片上微环型波分复用传输系统相兼容,进一步提升光互连能力。首先,结合硅基光子学及光子集成化的研究现状,研究偏振复用器件在光子集成领域中的应用情况。针对微环特性,讨论现阶段相关技术难题,分析了微环的耦合特性及性能,并给出了相关数值结果。其次,基于槽式结构波导的弯曲损耗与偏振分离特性,提出一种新颖的紧凑型偏振复用及解复用器件。基于槽式微环结构,两条常规硅基波导作为输入／输出信号通道,槽式微环谐振腔用于偏振态/波长选择组件。采用全矢量频域有限差分法分析了硅基常规及槽波导的模式特性,结果表明该器件能够实现偏振模式的高效分离。采用三维时域有限差分法,详细分析了该偏振解复用器的光波传输特性,并给出数值仿真结果,微环半径为3.489μm时,在1.55μm工作波长下,横磁模与横电模的消光比及插入损耗分别为～26.12（36.67）dB与-0.49（0.09）dB。最后,讨论了该器件关键结构参数的制作容差与灵敏特性,并给出了输入模场在器件中的传输演变情况。
王帅[8]（2016）在《基于多维可重构光分插复用器的传输系统仿真及光学性能研究》文中指出随着物联网、智慧城市、三网合一、云计算等新兴信息技术的兴起,各行各业对高速信息传输的要求越来越高,光传输网作为提供可靠传输的基础,其起的作用越来越巨大,发展越来越迅速,随之而来的运营成本也越来越高,具体表现为：高频率的出现错综交叉的光传输干线及数量较大的上行／下行节点。因此运营商迫切需要光传送骨干网能够满足灵活、快速调度波长的特性,从而实现通信传输的低成本、高效性与高容量。这就对波长业务的灵活调度与分配提出了新的要求,由以上的需求,多维可重构光分插技术应运而生,我们可以利用波长选择开关技术来实现无色性,无方向性,波长的灵活调度。VPI Transmission Maker是一款十分重要的光学模拟器,研究光传输的高校和企业大多都会安装这款软件,但该软件功能较为复杂,搭建新模块的难度较大,故对模拟仿真搭建平台的过程进行叙述具有十分重要的意义。本文首先对光纤通信技术和ROADM发展现状进行了概述,而后围绕四维ROADM（re-configurable Optical Add-Drop Multiplexer）对现有100G光传输骨干系统进行仿真,如80波100G PDM-QPSK发射端系统、ROADM系统。为提升仿真效率,我们将主要的测试分为两部分,先测试ROADM无色、无方向性,灵活调度波长这种容易测量的性质,后测试ROADM引入到光网中这种复杂的情况。结果证明了该光电器件在灵活调度波长、保证OSNR的可行性。本文利用VPI模拟仿真软件搭建光传输系统平台,主要完成了以下工作：1、对80波100G波分复用系统的光发射端进行了仿真和性能测试；2、对WSS （Wavelength Selective Switch）、波分复用及ROADM进行集成仿真及测试,从波分复用,无色、无方向性、波长灵活调度的角度验证器件可行性；3、对现有的光传送骨干网进行仿真,使仿真的OSNR高于100G系统的技术要求；4、将四维ROADM引入到光传送网络之中,通过测试OSNR来验证该器件的可行性。
黄金[9]（2014）在《机载光纤网络系统关键技术研究》文中指出随着航空电子设备数据处理能力和综合化程度的进一步提高,传统的以同轴电缆、双绞线为传输媒介的机载数据链路已不能适应当前机载网络的通信需求。机载光纤网络因其具有传输容量大,抗电磁干扰,体积小,重量轻,功耗低的特点,是当前机载网络通信的主要方式。以机载光纤通道（FC）技术为代表的机载光纤网络系统成为机载网络设计的主流选择。为了配合机载光纤网络系统在某重点型号飞机的实际应用研究和开发,本文对机载光纤网络系统的若干关键技术进行了研究,研究内容覆盖了从需求提取、设计、仿真、开发到实验验证等机载光纤网络系统全研制周期的应用需求,有力地推动了我国航空电子网络光纤化进程。本文的主要创新工作概括如下:1.设计与开发了机载FC网络设计与仿真平台。机载FC网络设计与仿真平台,既能够完成机载FC网络的设计,又提供对设计结果进行功能和性能的仿真和验证,是一个基于计算机模拟的、高效的设计和开发工具,具有设计迭代周期短、开发费用低的特点,是机载FC网络研制工作有效开展的重要保障。2.提出一种保证机载网络强实时性的加权轮转调度算法,解决了机载光纤网络中消息的实时发送问题。根据实时通信中的周期性任务模型,建立了机载网络消息模型,并给出了机载应用环境下的消息调度模型和实时调度的轮转约束条件。除了考虑信道利用率外,还研究了不同的调度参数设计对更多的网络性能指标的影响,如消息的最大延迟等。提出的多信道分配方法在尽量减小拆分次数的前提下,实现了各信道负载率的均衡。3.面向新一代机载网络的发展需求,提出一种子网内波长交换和子网间FC电交换相结合的新型机载光纤交换网络架构方案。提出的一种适于机载环境的基于波导阵列光栅路由器（AWGR）的子网内波长路由实现方法,克服了传统波长交换设备对光开关的依赖。进一步地,提出的一种机载光纤网络WDM光源的实现方法,解决了传统商用WDM光源难于在机载光网络中应用的难题。通过采用确定性网络演算方法对消息延时上界的理论计算和建立系统能耗模型,验证了基于AWGR-FC交换结构的低延迟和低功耗性能。4.设计和开发了机载FC网络研制的重要工具—机载FC网络数据仿真与监控系统。由FIC通信板卡和数据仿真软件组成的机载FC网络数据仿真系统能够模拟机载终端设备,实现满足FC-AE-ASM协议的FC网络数据的发送和接收,支持对整个网络的时钟和网络管理功能。机载FC网络数据监控系统可实现对机载FC网络数据的高速率、多条件的过滤、存储及故障分析,支持高达3TB存储容量、3小时连续存储。采用仿真卡与监控卡,实际搭建了FIC端口性能测试平台,提出了一种测试系统时钟同步情况下的端口性能测试方法,实测结果表明FIC端口具有高带宽、低延迟的特性,能够很好地适应机载FC网络的通信需求。5.提出一种基于FC over WDM的机载光纤网络架构,并给出了具体的系统实现方案,通过采用自主研发的FIC仿真卡搭建地面仿真实验平台,从系统功能和性能两个方面验证了在机载FC光纤网络中引入WDM和光交换技术的可行性。
陈文[10]（2014）在《基于光折变长周期波导光栅耦合器的光分插复用器》文中提出光分插复用器（OADM）是波分复用光网络的关键网元之一,基于波导光栅结构的OADM在新一代高速通信系统中起着重要的作用,是实现大容量、集成化、高速率全光网通信的关键节点器件。本文以铌酸锂晶体（LiNbO3）作为基底材料,研究了基于光折变长周期波导光栅（LPWG）耦合器的OADM。首先,研究了基于Ti:LiNbO3波导的光折变长周期波导光栅。理论分析了使用二次扩钛方法制作光波导时,获得单模波导的工艺条件,通过有效折射率法求解了波导芯和包层的不同模式折射率；然后设计了利用振幅掩模板的方法制作光折变长周期光栅的方案；选择TM13模式为工作模式时,得到在共振波长为1553μm时光栅周期应为74.28μm,光栅耦合系数κ=91.79m-1；然后分析了LPWGs的性能,获得了100%耦合时光栅的最小长度L=1.71cm,其峰值半高宽大约为4.6nm。同时,开展了制作Ti:LiNbO3波导器件与光纤的粘接的初步实验工作,为之后制作长周期光栅奠定了实验基础。其次,设计了基于Ti:LiNbO3波导的光折变长周期波导光栅耦合器。在共振波长为1553μm时求出了最小100%耦合长度Lmin=2.42cm;在复合信号光只从单根波导入射的初始条件下,得到了在100%耦合处输入波导和接收波导的传输光谱,通过分析在100%耦合位置的耦合光谱,可知其峰值半高宽为5.20nm且旁瓣很小。最后,对实际实验中可能具有的误差进行了讨论,计算得到了光栅长度L和两光栅偏移距离▽L的容差分别为0.37cm和0.21cm。该光折变长周期波导光栅耦合器适用于粗波分复用系统。最后,对基于光折变长周期波导光栅耦合器的光分插复用器进行了结构设计和理论分析。在耦合器的结构基础上进行改变,设计了振幅掩模板,理论分析了分下和插入信号的光谱,并讨论了实验上倏逝场对耦合效率的影响。
二、集成化光上下路复用器的研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、集成化光上下路复用器的研究进展（论文提纲范文）
（1）光载射频信号处理若干技术及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光载射频信号处理的研究背景和意义 |
| 1.2 光载射频通信的发展动态及技术优势 |
| 1.2.1 光载射频信号处理与光载射频通信的国内外研究现状 |
| 1.2.2 光载射频通信技术的未来发展趋势 |
| 1.2.3 光载射频通信技术面临的挑战 |
| 1.2.4 射频光子信号处理在雷达系统中的应用及发展前景 |
| 1.3 论文主要内容及结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光载射频信号处理的理论基础 |
| 2.1 RoF系统中光载射频信号的产生 |
| 2.1.1 光载射频通信系统中的调制器 |
| 2.1.2 双光源外差混频技术 |
| 2.2 光电上变频和下变频技术 |
| 2.2.1 MZM实现上变频 |
| 2.2.2 EAM实现上变频 |
| 2.2.3 光电下变频技术 |
| 2.3 射频信号的光域调制与解调技术 |
| 2.3.1 光载射频信号的直接调制技术 |
| 2.3.2 光载射频信号的外调制技术 |
| 2.3.3 光载射频信号的包络检波解调 |
| 2.4 光载射频通信链路中的信号失真原因及分析 |
| 2.4.1 谐波失真问题研究 |
| 2.4.2 RoF系统光纤链路中的传输色散 |
| 2.4.3 RoF链路中的噪声产生原因及特性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 多信道高谱效相干光载射频通信系统 |
| 3.1 基于串联单边带调制的光载射频信号产生 |
| 3.1.1 光载射频信号串联单边带调制的方案设计 |
| 3.1.2 光载射频信号串联单边带调制的数学模型与理论推导 |
| 3.2 基于光正交单边带复用的光载射频信号产生 |
| 3.2.1 光载射频信号正交单边带复用的方案设计 |
| 3.2.2 光载射频信号正交单边带复用的理论推导与分析 |
| 3.3 多信道高谱效相干光载射频通信系统仿真与实验研究 |
| 3.3.1 相干光载射频通信系统仿真研究 |
| 3.3.2 多模态相干光载射频通信系统的设计及实验平台的建立 |
| 3.3.3 基于数字信号处理的光载射频通信相干接收与信号解调恢复 |
| 3.3.4 多信道高谱效光载射频通信系统实验结果及性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于硅基光电子的相干光载射频通信集成收发机 |
| 4.1 高Q值超窄带的光带通滤波器设计 |
| 4.1.1 基于硅基单微环的波长选择性光带通滤波器 |
| 4.1.2 基于串联多微环的可调谐超窄带光带通滤波器 |
| 4.2 基于硅基滤波器和硅基调制器的集成光载射频信号发射机设计 |
| 4.2.1 硅基双电极马赫-曾德尔调制器的设计与实现 |
| 4.2.2 硅基集成多信道光载射频信号发射机设计与实现 |
| 4.2.3 硅基光载射频信号发射机的仿真验证及结果分析 |
| 4.3 基于集成发射机的相干光载射频通信系统 |
| 4.3.1 集成相干光载射频信号发射机的实现 |
| 4.3.2 光载射频通信系统性能验证及结果分析 |
| 4.4 光载射频通信集成数字相干光接收机前端设计 |
| 4.4.1 集成数字相干光接收机的方案设计 |
| 4.4.2 集成数字相干光接收机前端的设计结构 |
| 4.4.3 数字相干光接收机前端模块的性能参数指标 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术 |
| 5.1 基于DP-DPMZM的光载射频信号移相与倍频方案 |
| 5.1.1 基于DP-DPMZM倍频相移方案的机理分析与数学模型 |
| 5.1.2 倍频功能的数值仿真与验证分析 |
| 5.1.3 移相功能的数值仿真结果及分析 |
| 5.1.4 基于DP-DPMZM的倍频移相系统性能影响因素分析 |
| 5.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器的设计方案 |
| 5.2.1 基于MZM和SOA的射频光子滤波模块设计 |
| 5.2.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器仿真验证及结果分析 |
| 5.2.3 射频光子滤波器的应用分析 |
| 5.3 基于SOA-MZI结构的光载射频信号移相器设计 |
| 5.3.1 光载射频信号移相的机理特点及典型设计方案分析 |
| 5.3.2 基于SOA-MZI结构的射频光子移相器设计方案 |
| 5.3.3 基于SOA-MZI的光载射频移相器仿真验证及结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究成果 |
| 6.2 不足之处及改进措施 |
| 6.3 未来展望 |
| 附录 |
| 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果目录 |
（2）光空分复用系统中双向传输及ROADM技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 光纤通信发展历程及面临的挑战 |
| 1.1.2 空分复用技术的发展 |
| 1.2 基于PL的双向光纤传输系统研究现状 |
| 1.3 ROADM研究现状 |
| 1.4 研究内容及结构安排 |
| 第二章 光传输交换技术 |
| 2.1 光纤双向传输技术 |
| 2.2 光交换技术 |
| 2.2.1 光交换的原理 |
| 2.2.2 光交换技术的分类 |
| 2.3 光交换网络和交换节点 |
| 2.3.1 光交换网络 |
| 2.3.2 节点设备OADM功能与结构 |
| 2.3.3 节点设备OXC的功能和结构 |
| 2.4 ROADM结构特性及原理分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于PL的双向传输实验研究 |
| 3.1 双向光纤传输系统设计 |
| 3.1.1 网络节点设备 |
| 3.1.2 双向传输系统的结构设计 |
| 3.2 双向光纤传输系统实验 |
| 3.2.1 传输模式性能测试 |
| 3.2.2 误码率测试及讨论 |
| 3.3 双向带宽可调传输的实现演示 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 多粒度SDM-ROADM实验研究 |
| 4.1 SDM-ROADM结构和工作原理 |
| 4.2 SDM-ROADM实验系统及性能分析 |
| 4.3 多粒度交换和业务疏导演示 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（3）基于光栅慢光波导的片上滤波单元设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光学滤波器 |
| 1.3 慢光波导 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 紧凑型片上滤波单元的设计原理 |
| 2.1 环腔滤波数学模型 |
| 2.1.1 耦合模理论 |
| 2.1.2 微环谐振器 |
| 2.1.3 串联环腔矩阵模型 |
| 2.2 光子晶体及慢光效应原理 |
| 2.3 时域有限差分算法 |
| 2.4 有限元算法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 超紧凑型片上窄带光学滤波单元 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 器件设计流程 |
| 3.2.1 不引入一维光栅波导的级联环腔窄带滤波器 |
| 3.2.2 一维光栅波导 |
| 3.2.3 引入一维光栅波导的级联环腔窄带滤波器 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 紧凑型片上宽带滤波单元 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 器件设计流程 |
| 4.2.1 环腔结构滤波单元 |
| 4.2.2 一维鱼骨状光栅波导 |
| 4.2.3 引入慢光波导优化的环腔级联滤波单元 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）面向DWDM的硅基波导光栅滤波器研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅基光子学的发展现状 |
| 1.2.1 硅基激光器 |
| 1.2.2 硅基光调制器 |
| 1.2.3 硅基光探测器 |
| 1.2.4 硅基无源光器件 |
| 1.2.5 硅基光器件集成 |
| 1.3 基于SOI材料的波导光栅光器件概述 |
| 1.3.1 输入输出光栅耦合器 |
| 1.3.2 光栅滤波器 |
| 1.3.3 上下路滤波器 |
| 1.3.4 波分复用器 |
| 1.3.5 偏振不敏感光栅 |
| 1.4 本文的创新点和研究思路 |
| 参考文献 |
| 第2章 硅基波导光栅滤波器的基础理论、制作和测试 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 硅基平面光波导概述 |
| 2.3 硅基布拉格光栅的理论分析 |
| 2.3.1 耦合模理论 |
| 2.3.2 传输矩阵法 |
| 2.3.3 硅基布拉格光栅的数值分析方法 |
| 2.4 硅基波导光栅的制作工艺和测试方法 |
| 2.4.1 硅基波导光栅的制作工艺 |
| 2.4.2 硅基波导光栅的测试方法 |
| 2.5 总结 |
| 参考文献 |
| 第3章 窄带宽的切趾光栅滤波器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光栅辅助型耦合器 |
| 3.2.1 光栅辅助型耦合器的理论分析及仿真 |
| 3.2.2 影响光栅辅助型耦合器性能的因素分析 |
| 3.3 切趾光栅的设计、制备与测试 |
| 3.3.1 补偿型切趾光栅 |
| 3.3.2 相位调制型切趾光栅 |
| 3.3.3 窄带宽的光栅滤波器 |
| 3.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 基于硅基波导光栅面向DWDM的可调谐解复用器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 面向DWDM系统的多通道可调谐解复用器 |
| 4.2.1 面向DWDM系统的多通道可调谐解复用器的设计 |
| 4.2.2 实验制作和测试 |
| 4.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 工作存在的不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间的主要科研成果 |
（5）用于片上光互连的可重构模式处理器件的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅基光子学研究背景与现状 |
| 1.2.1 硅基片上激光器 |
| 1.2.2 硅基片上电光调制 |
| 1.2.3 硅基片上光学逻辑运算 |
| 1.2.4 硅基片上多维光信号复用 |
| 1.2.5 硅基片上光电探测 |
| 1.3 本文的主要内容及创新点 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 主要内容 |
| 1.3.3 本论文创新点 |
| 参考文献 |
| 第二章 光波导相关理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光波导理论 |
| 2.2.1 亥姆霍兹方程 |
| 2.2.2 平板波导理论 |
| 2.2.3 三维波导理论 |
| 2.3 耦合模理论 |
| 2.4 微环谐振器相关理论 |
| 2.4.1 微环谐振器结构与谐振条件 |
| 2.4.2 散射矩阵模型 |
| 2.4.3 微环谐振器关键参数 |
| 2.5 多模干涉耦合理论 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 可重构光学模式转换器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 常见的光学模式转换器 |
| 3.3 基于多模干涉耦合器的可重构光学模式转换器 |
| 3.3.1 多模干涉耦合器优化设计 |
| 3.3.2 调制区设计 |
| 3.3.3 器件性能仿真与结果讨论 |
| 3.4 基于微环谐振器的可重构光学模式转换器 |
| 3.4.1 微环谐振器的调制 |
| 3.4.2 器件设计与制作 |
| 3.4.3 器件性能测试与表征 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 可重构光学模式复用/解复用器及光学模式交换器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 可重构光学模式复用/解复用器 |
| 4.2.1 超模耦合理论 |
| 4.2.2 可重构两模式复用器工作原理 |
| 4.2.3 器件性能仿真 |
| 4.2.4 模式解复用器设计与器件参数确定 |
| 4.2.5 器件制作 |
| 4.2.6 测试与表征 |
| 4.2.7 结果与讨论 |
| 4.3 可重构光学模式交换器 |
| 4.3.1 模式交换的概念 |
| 4.3.2 器件工作原理 |
| 4.3.3 器件制作 |
| 4.3.4 器件性能测试 |
| 4.3.5 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 扩展的可重构光学模式复用器与交换器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于模式转换器扩展的可重构光学模式复用器 |
| 5.3 基于两模式复用器扩展的可重构光学模式复用器 |
| 5.4 基于模式交换器扩展的可重构光学模式交换器 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文主要结论 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（6）超高分辨率软件定义光学滤波器设计及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高分辨率光学滤波器的应用场景 |
| 1.1.1 高分辨率光学滤波器在光通信领域的应用 |
| 1.1.2 高分辨率光学滤波器在微波光子学中的应用 |
| 1.1.3 高分辨率光学滤波器在其他方向的应用 |
| 1.1.4 对高分辨率光学滤波的需求 |
| 1.2 高分辨率光学滤波器研究现状 |
| 1.2.1 基于衍射的光学滤波器 |
| 1.2.2 基于干涉的光学滤波器 |
| 1.2.3 基于受激布里渊散射的光学滤波器 |
| 1.2.4 高分辨率光学滤波器现状分析 |
| 1.3 微波光子学滤波器研究现状 |
| 1.3.1 基于光滤波器的相干微波光子学滤波 |
| 1.3.2 基于光延时的非相干微波光子学滤波器 |
| 1.3.3 集成微波光子学滤波器 |
| 1.3.4 基于受激布里渊散射的微波光子学滤波方案 |
| 1.3.5 高分辨率微波光子学滤波器现状分析 |
| 1.4 本文研究内容与结构安排 |
| 1.4.1 研究内容与思路 |
| 1.4.2 结构安排 |
| 第二章 受激布里渊散射效应及其泵浦控制技术 |
| 2.1 布里渊效应研究发展历程 |
| 2.2 自发布里渊散射现象 |
| 2.3 受激布里渊散射现象 |
| 2.3.1 受激布里渊散射现象描述 |
| 2.3.2 受激布里渊散射耦合方程描述 |
| 2.3.3 受激布里渊散射光的幅度和相位 |
| 2.4 受激布里渊散射的泵浦控制技术 |
| 2.4.1 泵浦强度控制 |
| 2.4.2 泵浦频率控制 |
| 2.4.3 泵浦带宽控制 |
| 2.4.4 泵浦谱形控制 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于受激布里渊散射的光学滤波器设计与优化 |
| 3.1 高分辨率布里渊滤波器响应控制方案 |
| 3.1.1 数字化泵浦信号产生方法 |
| 3.1.2 滤波器响应精确测量方案 |
| 3.1.3 系统非线性因素分析 |
| 3.1.4 基于反馈调节的高精度滤波响应控制 |
| 3.2 基于多级级联放大的滤波器抑制比提升 |
| 3.2.1 单级放大的限制和多级放大的优势 |
| 3.2.2 双级放大实验结果 |
| 3.2.3 双级放大噪声测试 |
| 3.2.4 四级放大实验结果 |
| 3.3 偏振无关滤波器实现 |
| 3.3.1 常规扰偏器对泵浦的去偏方案 |
| 3.3.2 延迟正交泵浦原理与产生 |
| 3.3.3 偏振无关滤波器实验与结果 |
| 3.4 高分辨率矩形光学滤波器结果展示 |
| 3.4.1 高质量矩形滤波器响应 |
| 3.4.2 滤波器带宽的高分辨率调节 |
| 3.4.3 滤波器中心频率高分辨率调节 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 滤波器相对强度噪声分析 |
| 4.1 光纤布里渊放大器引入噪声概述 |
| 4.1.1 自发布里渊散射噪声 |
| 4.1.2 泵浦光噪声的影响 |
| 4.2 宽带布里渊相对强度噪声实验结果 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 相对强度噪声与泵浦展宽的关系 |
| 4.2.3 相对强度噪声与光功率的关系 |
| 4.2.4 相对强度噪声与泵浦其他特性的关系 |
| 4.3 宽带布里渊放大的噪声仿真分析 |
| 4.3.1 宽带布里渊放大耦合方程描述 |
| 4.3.2 简易模型仿真结果验证 |
| 4.3.3 仿真对实验结果的补充 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 布里渊矩形滤波器在超精细栅格光分插复用器中的应用 |
| 5.1 超精细栅格可重构光分插复用器方案 |
| 5.1.1 可重构光分插复用器简介 |
| 5.1.2 基于布里渊滤波的超精细灵活栅格可重构光分插复用器原理 |
| 5.2 布里渊滤波器对OFDM信号的滤波性能研究 |
| 5.2.1 多子带OFDM信号 |
| 5.2.2 基于相干检测的滤波器响应反馈调节 |
| 5.2.3 矩形滤波器对OFDM信号的放大滤波效果演示 |
| 5.3 布里渊滤波器在超精细栅格光分插复用器中的上下路研究 |
| 5.3.1 基于多频泵浦的单偏振分插复用器 |
| 5.3.2 基于扫频泵浦的偏振复用分插复用器 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 任意形状微波光子学滤波器设计及应用 |
| 6.1 任意形状微波光子学研究现状 |
| 6.2 任意形状微波光子学滤波器实现 |
| 6.2.1 任意形状微波光子滤波器实现原理 |
| 6.2.2 基于多频泵浦的微波光子学滤波器 |
| 6.2.3 基于扫频泵浦的偏振不敏感微波光子学滤波器 |
| 6.3 高分辨率布里渊滤波器在微波脉冲整形中的应用研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 基于直调激光器的低成本任意形状滤波器方案 |
| 7.1 直调激光器原理及特性 |
| 7.1.1 直调激光器简介 |
| 7.1.2 直调激光器功率谱与调制电流的关系 |
| 7.2 基于直调激光器的任意形状滤波方案 |
| 7.2.1 任意形状滤波器设计 |
| 7.2.2 滤波器响应精确控制方案 |
| 7.2.3 任意形状滤波器仿真结果 |
| 7.2.4 基于直调激光器的任意形状滤波实验验证 |
| 7.3 直调泵浦方案与外调泵浦的比较 |
| 7.3.1 滤波器实现难度对比 |
| 7.3.2 滤波器性能对比 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 研究展望 |
| 附录 A 基于图形界面的软件定义滤波器控制 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 攻读学位期间参与的项目 |
（7）基于槽式纳米线微环谐振腔型偏振复用/解复用器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 硅基光子学的发展与现状 |
| 1.2.1 硅基光子学技术概述 |
| 1.2.2 硅基光子学研究 |
| 1.2.3 硅基光子学展望 |
| 1.3 光子器件集成化研究 |
| 1.3.1 光子集成技术概述 |
| 1.3.2 光子器件集成化必要性与目前存在的主要问题 |
| 1.4 偏振复用技术在光子集成领域的应用 |
| 1.4.1 各类复用技术的研究现状 |
| 1.4.2 偏振复用技术相关理论 |
| 1.4.3 偏振复用技术的应用 |
| 1.5 本文主要工作 |
| 1.5.1 论文研究目的及方法 |
| 1.5.2 论文创新点及主要内容 |
| 第二章 微环谐振腔理论与研究 |
| 2.1 微环谐振腔概述 |
| 2.1.1 微环结构的主要形式 |
| 2.1.2 微环的传输特点 |
| 2.2 微环谐振腔的研究 |
| 2.2.1 微环谐振腔的研究进展 |
| 2.2.2 微环谐振腔的优势与发展趋势 |
| 2.2.3 微环谐振腔的应用 |
| 2.3 微环谐振器的耦合特性 |
| 2.3.1 传统耦合模式及微腔理论 |
| 2.3.2 微环谐振腔的性能参数 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 微环谐振腔型偏振复用及解复用器工作原理及设计 |
| 3.1 基于槽式结构的微环谐振腔的偏振分离技术的可行性分析 |
| 3.1.1 微环与偏振复用系统 |
| 3.1.2 槽式波导偏振分离器件 |
| 3.2 基于槽式波导结构型微环谐振腔器的结构 |
| 3.3 槽式微环型偏振复用及解复用器的工作原理及接口设计 |
| 3.4 槽式微环型偏振复用及解复用器的性能评估方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 相关数值结果与讨论 |
| 4.1 数值分析方法及模场分布 |
| 4.2 器件P-DEMUX传输模式的特征参数与结构尺寸的变化关系 |
| 4.3 槽式微环型偏振复用及解复用器的传输特性 |
| 4.4 槽式微环型偏振复用及解复用器结构的容差分析 |
| 4.4.1 性能参数与最小间距w_g的变化关系 |
| 4.4.2 性能参数与槽隙间距w_(slot)的变化关系 |
| 4.4.3 性能参数与输入输出波导宽度w_H的变化关系 |
| 4.4.4 谐振波长与槽式微环半径的变化关系 |
| 4.5 槽式微环型偏振复用及解复用器的模场分布特性 |
| 4.6 误差分析及解决方法 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读工程硕士学位期间的科研成果 |
（8）基于多维可重构光分插复用器的传输系统仿真及光学性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 序 |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 多维光分插复用器发展 |
| 1.2.1 多维光分插复用器发展历程 |
| 1.2.2 多维光分插复用器发展方向 |
| 1.3 本章小节及论文结构 |
| 2 光传输系统基本理论 |
| 2.1 光纤传输基础 |
| 2.1.1 OSNR |
| 2.1.2 光纤损耗 |
| 2.1.3 光纤色散 |
| 2.1.4 非线性效应 |
| 2.1.5 入纤功率 |
| 2.1.6 CDC |
| 2.1.7 WDM技术 |
| 2.2 WDM系统中的关键器件 |
| 2.2.1 发射端的要求 |
| 2.2.2 掺铒光纤放大器(EDFA) |
| 2.2.3 波分复用器 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于VPI光学仿真软件对ROADM的平台搭建 |
| 3.1 VPI Transmi ssion Maker光学仿真软件简介 |
| 3.2 ROADM现有技术方案 |
| 3.2.1 基于WB的实现方案 |
| 3.2.2 基于PLC实现方案 |
| 3.2.3 基于波长选择开关的实现方案 |
| 3.3 四维ROADM平台组建及性能测试 |
| 3.3.1 分光器设计 |
| 3.3.2 WSS设计 |
| 3.3.3 ROADM的系统集成 |
| 3.3.4 系统性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 100G高速光传输发射端的仿真设计 |
| 4.1 码型调制方案 |
| 4.1.1 基于DQPSK的反向复用方案 |
| 4.1.2 PDM-QAM码型调制方案 |
| 4.1.3 PDM-QPSK调制方案 |
| 4.2 基于PDM-QPSK的波分复用发射端系统 |
| 4.2.1 PDM-QPSK平台组建 |
| 4.2.2 波分复用发射端系统的模块组建 |
| 4.2.3 发射端系统性能测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 ROADM在100G光传输系统中的性能研究 |
| 5.1 100G光传输干线的仿真平台搭建 |
| 5.1.1 WDM光传输系统的设计 |
| 5.1.2 wDM光传输系统的性能测试 |
| 5.2 基于ROADM的光传输系统组建与性能测试 |
| 5.2.1 基于ROADM光传输系统仿真平台组建 |
| 5.2.2 基于ROADM的光传输干线性能测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 全文总结 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（9）机载光纤网络系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 机载光纤网络系统的发展 |
| 1.2.1 航空电子系统的发展历程 |
| 1.2.2 机载光纤网络系统的发展历程 |
| 1.3 机载光纤网络系统的关键技术及研究现状 |
| 1.3.1 机载FC网络设计与仿真平台开发研究 |
| 1.3.2 机载光纤网络实时调度方法研究 |
| 1.3.3 基于WDM的新一代机载光网络架构研究 |
| 1.3.4 机载光纤网络实验测试与验证 |
| 1.4 论文主要内容 |
| 第二章 机载FC光纤网络设计与仿真平台 |
| 2.1 机载FC网络设计与仿真平台的意义 |
| 2.2 机载FC网络设计平台的设计与实现 |
| 2.2.1 设计平台的技术要求 |
| 2.2.2 设计平台的总体设计 |
| 2.2.3 设计平台实现的关键技术 |
| 2.3 机载FC网络仿真平台的设计与实现 |
| 2.3.1 仿真平台的技术要求 |
| 2.3.2 仿真平台的总体设计 |
| 2.3.3 仿真平台实现的关键问题 |
| 2.4 设计与仿真平台的示例仿真分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 机载光纤网络强实时性调度算法设计 |
| 3.1 机载网络与普通网络的调度算法的区别 |
| 3.2 消息可调度性模型 |
| 3.2.1 消息模型 |
| 3.2.2 消息调度模型 |
| 3.2.3 实时调度轮转约束条件 |
| 3.3 实时调度算法及其参数设计 |
| 3.3.1 实时调度算法设计步骤 |
| 3.3.2 实时调度算法重要参数的设计方法 |
| 3.4 调度算法仿真及性能分析 |
| 3.4.1 不同的权值分配方法对系统性能的影响 |
| 3.4.2 轮转周期的选择对系统性能的影响 |
| 3.4.3 多信道分配方法对系统性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于WDM的新一代机载光纤网络架构研究 |
| 4.1 基于WDM的机载光网络和光交换的可行性分析 |
| 4.1.1 基于WDM机载光网络的可行性分析 |
| 4.1.2 基于WDM机载光交换的可行性分析 |
| 4.2 新一代机载光纤网络架构方案设计 |
| 4.2.1 新型光电混合交换的机载光纤网络架构 |
| 4.2.2 子网划分 |
| 4.2.3 一种机载WDM光纤网络的波长路由实现 |
| 4.2.4 一种机载光纤网络WDM光源的实现 |
| 4.2.5 基于AWGR-FC的光电混合交换型系统方案设计 |
| 4.3 实时性能分析 |
| 4.3.1 确定性网络演算方法的基本理论 |
| 4.3.2 网络演算模型的建立 |
| 4.3.3 端到端的最大时延分析 |
| 4.4 能耗计算 |
| 4.4.1 能耗模型 |
| 4.4.2 算例分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 机载光纤网络实验测试与验证 |
| 5.1 机载FC网络数据仿真系统与监控系统 |
| 5.1.1 机载FC网络数据仿真系统 |
| 5.1.2 机载FC网络数据监控系统 |
| 5.2 机载FIC端.性能测试 |
| 5.2.1 FIC端.测试平台 |
| 5.2.2 FIC端.性能测试与研究 |
| 5.3 基于FC OVER WDM架构的机载光纤网络实验验证 |
| 5.3.1 FC over WDM系统方案设计 |
| 5.3.2 FC over WDM实验平台搭建 |
| 5.3.3 系统功能验证 |
| 5.3.4 系统性能测试和分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来工作的相关展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（10）基于光折变长周期波导光栅耦合器的光分插复用器（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景及意义 |
| 1.2 光栅型OADM的分类及研究进展 |
| 1.2.1 光纤光栅型OADM |
| 1.2.2 波导光栅型OADM |
| 1.3 光折变光栅器件的研究进展 |
| 1.3.1 光折变效应及光折变光栅器件 |
| 1.3.2 LiNbO_3晶体的特性 |
| 1.3.3 Ti：LiNbO_3波导的研究 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第二章 光折变长周期波导光栅的理论及实验研究 |
| 2.1 LPWGs的制作方案 |
| 2.2 LPWGs的设计 |
| 2.2.1 单模波导的设计与模式的求解 |
| 2.2.2 光栅周期和工作模式 |
| 2.3 光折变LPWGs的性能分析 |
| 2.4 光波导与光纤的对准粘接实验 |
| 2.4.1 超净室与相关实验仪器的准备 |
| 2.4.2 波导对准粘接实验的步骤 |
| 2.4.3 实验与结果与分析 |
| 2.5 本章总结 |
| 第三章 光折变长周期波导光栅耦合器的理论研究 |
| 3.1 耦合器结构及制作方案 |
| 3.2 耦合器的参数设计 |
| 3.2.1 两波导分开距离的确定 |
| 3.2.2 100%耦合条件下光栅的最小长度 |
| 3.3 耦合器的性能分析 |
| 3.3.1 传输光谱的模拟与分析 |
| 3.3.2 3-dB带宽 |
| 3.3.3 光栅长度容差的讨论 |
| 3.3.4 两光栅偏移量△L对耦合效率η的影响 |
| 3.4 本章总结 |
| 第四章 光折变长周期波导光栅光分插复用器的设计 |
| 4.1 OADM的结构和工作原理 |
| 4.1.1 OADM的结构 |
| 4.1.2 OADM的工作原理 |
| 4.1.3 OADM的参数设计 |
| 4.2 OADM性能分析 |
| 4.2.1 OADM的传输光谱特性 |
| 4.2.2 误差讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间参加的科研项目和成果 |
四、集成化光上下路复用器的研究进展（论文参考文献）
- [1]光载射频信号处理若干技术及应用研究[D]. 陈光. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]光空分复用系统中双向传输及ROADM技术研究[D]. 陈成. 南京邮电大学, 2020(03)
- [3]基于光栅慢光波导的片上滤波单元设计[D]. 李炜. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2020(06)
- [4]面向DWDM的硅基波导光栅滤波器研究[D]. 穆德彬. 浙江大学, 2019(06)
- [5]用于片上光互连的可重构模式处理器件的研究[D]. 肖恢芙. 兰州大学, 2019(08)
- [6]超高分辨率软件定义光学滤波器设计及应用研究[D]. 魏伟. 上海交通大学, 2018(01)
- [7]基于槽式纳米线微环谐振腔型偏振复用/解复用器研究[D]. 罗辉. 东南大学, 2016(03)
- [8]基于多维可重构光分插复用器的传输系统仿真及光学性能研究[D]. 王帅. 北京交通大学, 2016(02)
- [9]机载光纤网络系统关键技术研究[D]. 黄金. 电子科技大学, 2014(03)
- [10]基于光折变长周期波导光栅耦合器的光分插复用器[D]. 陈文. 浙江工业大学, 2014(03)