三阶多粒度光交叉连接的优化设计研究

在采用密集波分复用技术的骨干网中,通过建立动态多粒度业务模型对由大粒度（光纤和波带）和小粒度（波长）组成的三阶多粒度光交叉连接所构成的节点的网络特性（阻塞概率和带宽阻塞比）进行了研究和仿真分析,并由此对三阶多粒度节点的结构参数和网络中的系统参数进行了优化设计.从仿真结果可以看出,所提出来的优化设计方案能够显著的减少节点结构的复杂度并改善阻塞性能,从而减小了网络中设备的规模和成本.     

一种基于IIR光交错滤波器的设计方法

基于数字信号处理中的IIR理论,提出了一种基于MGTI型interleaver的新颖设计方法,可以简便地得到所求的各组结构参量.通过z变换简化透射方向和反射方向光波电矢量的表达式,分析了零极点位置对整个滤波器的影响,利用IIR中椭圆滤波器的设计方法得到Gires Tournois腔的腔长、臂长差和Gires Tournois腔各镜面的反射率.并给出了利用两个双镜Gires Tournois腔替代两面全反镜所得到的三组不同参量,比较了采用不同Gires Tournois腔所得到的相应的1、3、5、7、9阶interleaver的模拟仿真结果.     

一种基于IIR光交错滤波器的设计方法

基于数字信号处理中的IIR理论,提出了一种基于MGTI型interleaver的新颖设计方法,可以简便地得到所求的各组结构参量.通过z变换简化透射方向和反射方向光波电矢量的表达式,分析了零极点位置对整个滤波器的影响,利用IIR中椭圆滤波器的设计方法得到Gires-Tournois腔的腔长、臂长差和Gires-Tournois腔各镜面的反射率.并给出了利用两个双镜Gires-Tournois腔替代两面全反镜所得到的三组不同参量,比较了采用不同Gires-Tournois腔所得到的相应的1、3、5、7、9阶interleaver的模拟仿真结果.     

基于密集波分复用技术的Bragg光栅水听器

论述了用Bragg光栅制作水听器的原理和意义,利用光纤通信的密集波分技术,实现声压信号动态解调.采用压力增敏材料对Bragg光栅封装来增加其响应灵敏度,为避免温度变化引起光栅交叉敏感,在室温23±1℃条件下进行试验,给出实验结果.实验表明:基元水听器的频率响应平坦度好,信号输出稳定.同时采用密集波分技术动态解调声信号方案是可行的.     

密集波分复用条件下的光轨网络串扰分析与仿真

光轨网络是一种能够利用成熟的光学器件实现带宽灵活分配和信息交换的新型网络.串扰是限制光轨网络的物理层性能及其扩展性的重要因素.本文讨论了典型的光轨网络节点中异频串扰和同频串扰的产生原因,理论分析了两者对光轨网络的物理层传输性能的影响.给出了3种串扰性能的评价方法.以密集波分复用技术为应用背景,分别搭建了器件隔离度为20dB和30dB的、具有3个节点5个波长且单波长速率为2.5Gbps的光轨网络,仿真了串扰在光轨网络中的传播过程,并计算了光轨网络的误码率、功率代价和相对串扰.理论分析和仿真结果表明:光滤波器、解复用器和复用器是光轨网络中串扰产生的关键器件,且提高器件的隔离度等性能对于提高光轨网络的传输性能会有较显著的效果;在密集波分复用条件下,串扰对单波长速率为2.5Gbps的光轨网络的误码率和功率代价具有显著的影响,从而限制了光轨网络实际可用的节点数目.     

密集波分复用条件下的光轨网络串扰分析与仿真

光轨网络是一种能够利用成熟的光学器件实现带宽灵活分配和信息交换的新型网络.串扰是限制光轨网络的物理层性能及其扩展性的重要因素.本文讨论了典型的光轨网络节点中异频串扰和同频串扰的产生原因,理论分析了两者对光轨网络的物理层传输性能的影响.给出了3种串扰性能的评价方法.以密集波分复用技术为应用背景,分别搭建了器件隔离度为20 dB和30 dB的、具有3个节点5个波长且单波长速率为2.5 Gbps的光轨网络,仿真了串扰在光轨网络中的传播过程,并计算了光轨网络的误码率、功率代价和相对串扰.理论分析和仿真结果表明:光滤波器、解复用器和复用器是光轨网络中串扰产生的关键器件,且提高器件的隔离度等性能对于提高光轨网络的传输性能会有较显著的效果;在密集波分复用条件下,串扰对单波长速率为2.5 Gbps的光轨网络的误码率和功率代价具有显著的影响,从而限制了光轨网络实际可用的节点数目.     

一种新型光交错复用器的设计

提出了一种偏振光干涉型光交错复用器的新结构。其核心元件双折射模拟波片等效于双折射晶体波片，可以获得比一般双折射晶体大得多的等效双折射。该光交错复用器除了具有一般偏振光干涉型光交错复用器的稳定性好、可靠性高的特点外，特别具有隔离度更高和更容易实现各种大小频率间隔的优点。利用该结构设计了用于50GHz频率间隔波分复用信号的奇偶分离的光交错复用器，通带和阻带的平坦宽度均大于1／5周期，隔离度为～30dB。同时，对该器件在实际应用中的几个基本参量，如插入损耗、偏振相关损耗和成本等也作了分析和讨论。     

可重构的多波长光分插复用节点研究

设计并研制出了一种可灵活重构的多波长OADM,建立了OADM级联光信噪比的理论计算模型并进行了分析计算,给出了OADM的内部功率预算.最后对OADM设备进行了测试,所有性能指标都达到设计要求,目前已经通过工程验收,并正式在“中国高速信息示范网(CAINOnet)”中运行.     

多波长光交叉连接节点中的串扰研究

密集波分复用技术(DWDM)在提供传输能力的同时,还具有无可比拟的联网优势.光交叉连接(OXC)是其中的关键技术.由于OXC可对光波长进行全光的交叉连接,极大的提高了系统的容量.但由于在光链路上没有电的再生,使得噪音在光信道上积累起来,尤其是引入无法消除的同频串扰对系统造成了严重的影响.本文从全光通信网络(AON)的几种节点结构出发,讨论了信道的串扰机制,并对如何优化OXC节点结构进行了研究.     

平面波导环形格子结构型光交错复用器的设计

在分析比较双折射晶体偏振光干涉型和平面波导环形格子结构型光交错复用滤波器原理的基础上,揭示了两者在光谱透射率的数学上的等效性,给出了两者结构参量之间的等效关系,可以直接利用经简单傅里叶级数对比法获得的晶体的结构参量对平面波导环形格子结构型光交错复用滤波器进行结构设计。利用该方法对一个两级平面波导环形格子结构型光交错复用滤波器进行了优化设计,信道隔离度比文献中结构提高了近5dB,而且结构参量有多种组合。与利用复杂的格子理论计算仅获得一组结构参量相比,该方法更加简单、有效。     

利用Offner光学系统进行图像恢复和光学检测

设计了一种Offner光学系统,用于基于相位差异技术的图像恢复和光学系统波像差的辅助检测。该Offner光学系统采用同轴抛物面反射镜作为Offner反射镜,以高速CCD相机和Shack—Hartmann波前探测器作为接收元件,能完好地消除复色光源在图像恢复过程中带来的色差;设计的RMS波像差小于a／50（A=632．8nm）,结构简单,容易实现。利用该系统分别以分辨率板和光纤光源为目标进行了图像恢复实验,经过恢复后的图像分辨率提高了19％。此外,利用该系统,采用相位差异算法解算了系统波像差,并与Shack—Hartmann波前探测器的测量结果进行了比较。比较显示两者的RMS波像差测量值相差5％,证明该系统同样能够进行光学波前检测。     

电接口以太网传输大气激光通信系统的研制

介绍了基于电接口的大气激光通信系统的工作原理及各部分的组成，测试了光学天线的天线效率以及准直发散角的大小(天线效率约为35％，准直发散角为1.3mrad)，并对系统进行了光功率链路的估算。计算结果表明：所设计的系统完全可以满足2km内大气传输的要求。在此基础上研制出基于电接口的通过以太网传输的大气激光通信系统。该系统由激光器收发子系统、光学天线子系统以及媒体传输子系统组成，其中为了避免大气湍流，光学天线采用了双路发射、双路接收的形式。此系统可以实现计算机和以太网之间以及2台计算机之间的通信。工作速率为10Mb/s和100Mb/s自适应，工作距离为500m。     

机械转镜隔离器的光束位置复原特性研究

本文给出了运动光束位置复原的分析方法,对用于高功率激光核聚变实验装置的高速机械转镜隔离器的光束复原特性作了详细的讨论,并得到了光束复原应满足的条件.     

能量约束自适应迭代算法与光学像差复原

提出了一种新的适用于移变降质图像复原的算法——能量约束自适应迭代复原.算法采用能量约束复原的空域迭代形式,使其能够用于处理光学像差引起的移变降质复原问题;以局部能量约束取代总体能量约束,使算法具有空间自适应特性;并采用双通道处理方法,消除能量约束带来的图像亮度衰减,同时抑制图像边界截断引起的振荡波纹.场曲复原仿真实验结...     

基于小波阈值法和维纳滤波的稀疏孔径光学系统成像的恢复

在研究稀疏孔径理想衍射成像光学系统的基础上，提出基于改进小波阈值法和维纳滤波的稀疏孔径光学系统成像恢复算法。针对存在噪声干扰的稀疏孔径光学成像系统，设计并利用改进的小波阈值去噪算法，较好地去除了成像噪声，最大程度地得到较为理想的成像结果，然后利用维纳滤波方法实现成像恢复。在实验中，利用光学设计软件ZEMAX设计了不同填充因子的稀疏孔径光学系统，并用本算法进行了成像恢复。实验结果表明，该算法的结果优于单独使用维纳滤波方法所获得的结果。     

Performance analysis of dedicated protection and shared protection for waveband switching based on multi-granularity optical cross-connect

In order to save the switching ports and the cost of Multi-Granularity Optical Cross-Connect (MG-OXC), the waveband switching technique was proposed to groom multiple wavelength-level traffic to a few waveband tunnels to be switched by a few switching ports in MG-OXC. At the same time, protection for fibers is very important to ensure the service continuity since each wavelength carries a lot of traffic. Although existing works have addressed the waveband switching protection, most of them separately considered only the dedicated protection or shared protection in static demand scenario and did not deeply analyze and compare the dedicated protection and shared protection in dynamic demand scenario. Therefore, in this paper, we deeply study the consumptions of wavelengths in fibers and ports in MG-OXCs for Waveband Shared Protection (WSP) and Waveband Dedicated Protection (WDP) in dynamic demand scenario, and propose the port-cost calculation and update methods based on a new waveband layered auxiliary graph that is developed based on MG-OXC structure. In simulations, we compare WSP, WDP, traditional end-to-end waveband shared protection and traditional end-to-end waveband dedicated protection. Simulation results show that the shared protection has smaller port-cost, better wavelength utilization efficiency and lower blocking probability than the dedicated protection with the same waveband switching policy, and the sub-path waveband switching has bigger port-cost, better wavelength utilization efficiency and lower blocking probability than the end-to-end waveband switching with the same backup wavelength assignment policy.     

DWDM混合光学系统中帧间和信道内四波混频效应的抑制

本文提出了光码多分址（CDMA）和光密集波分复用（DWDM）的混合系统,全面研究了四波混频（FWM）的影响。在这个系统中,主要存在两个四波混频问题：包括多址干扰（MAI）和码间干扰（ISI）的帧间四波混频和信道内四波混频。结果表明,综合考虑信道间和信道内四波混频的影响,最佳发射功率可选为18 dBm。当发射功率大于18 dBm时,混合系统的误码率（BER）将增加。基于此,本文提出了一种电光相位调制器（EOPM）模块,将其放置在波分复用器之后,通过抑制信道内四波混频的影响,同时调制所有波长信号的相位,从而增加混合系统的非线性容限,这极大地改善了基于OOK传输的光学CDMA-DWDM混合系统的性能。此外,由于多对角线（MD）结构具有零互相关特性,通过使用多对角线识别序列码可以减少多址干扰的影响。结果还表明,CDMA技术与色散相结合有助于降低信道间四波混频的影响。此外,识别序列码间隔在减轻码间干扰中起着至关重要的作用,如结果所示,当识别序列码间隔压缩至比特持续时间的25%时,可以避免码间干扰,此时所提出的混合系统的性能最佳。     

一种基于星座恢复的相干光OFDM系统非线性抑制方法

鉴于相干光正交频分复用系统（CO-OFDM）易受非线性效应影响,严重制约系统传输性能, 提出一种基于星座恢复的降低系统峰均值功率比（PAPR）的方法。对系统模型及作用机理进行分析,仿真结果显示,以10 Gbit/s的速率通过单模光纤传输720 km,基于星座恢复的CO-OFDM系统Q值较无非线性抑制的CO-OFDM系统有3 dB提高;另外,系统最佳限幅比例系数受色度色散影响,随着色散因子的增大,星座恢复效果也逐渐减弱,在传输240 km条件下,色散因子为12 ps/nmkm较6 ps/nmkm,限幅比例系数从0.9降低至0.8。     

密集波分复用(DWDM)、光学交叉互连(OXC)和全光通讯网络(AON)

本文介绍了全光网（AON）的基本结构和特点，介绍了全光网的两种关键部件－密集波分复用（DWDM）和光学交叉互连（OXC），讨论了各种方案的物理模型、工作原理和应用，并展望了光通讯的发展趋势。     

Research of an integrative technique with polarization modulation for generating high-quality multi-wavelength optical source

With the development of society, the need of fiber optical communication expansion and upgrades is increasing. Multi-wavelength optical source has been popularly researched as one of the key component of DWDM. A integrative technique with polarization modulation for high-quality multi-wavelength optical source has been proposed theoretically and experimentally. A comprehensive and systematic overview of how to get a high-quality multi-wavelength optical source, based on in-depth and detailed experiment research. It is found that the optical intensity of the sidebands are not only related to the microwave source and DC bias voltage loaded at EOIM, but also affected by the polarization state of the input light. Five perfect sidebands with equal peak value can be realized by regulating the polarization state of the input light, in addition to regulating the microwave source and DC bias voltage loaded at EOIM as well as. The peak–peak difference of intensity of sidebands can be down to 0.00 dBm in the best situation. Polarization state of the input light plays a good role in generating wonderful sidebands with equal space, balanced peak value, high signal-to-noise ratio. The number of sidebands can be selected according to specific application. The findings may have important implications for high-quality multi-wavelength optical source.