多跨段级联光纤长距离混沌激光保真传输实验研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:future_007_007_007
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混沌激光保密通信(包括载波通信与密钥分发两种形式),缘于其高速、长距离、与现有光纤通信网络兼容等优势而受到广泛关注,推动了混沌保密通信技术的快速发展。由于现行光纤通信网络需求,混沌激光保密通信主要面临如何提升传输速率与距离两大问题。针对速率问题,研究学者已经进行了诸多有益探索,将载波通信与密钥分发速率均提高至数十Gb/s量级。近年来,如何提高混沌信号的传输距离也受到了国内外学者的广泛关注。在现有混沌保密通信系统中,主要利用色散补偿光纤(DCF)和掺铒光纤放大器(EDFA)补偿光纤链路的色散和损耗,实验上仅能实现百公里城域网量级的混沌同步。放大器自发辐射噪声(ASE)、色散补偿偏差以及非线性效应是限制混沌同步距离的主要因素。本论文通过进一步降低上述因素对混沌信号的损伤,将混沌信号保真传输的距离提升至千公里城际网量级。具体研究内容如下:(1)实验构建了单跨光纤长距离混沌激光传输系统,研究了滤波线宽、色散补偿偏差以及信号入纤功率对混沌信号保真度的影响。以同步性0.9为标准,探明了单跨光纤混沌同步的极限距离为200 km,对应的混沌信号保真度为0.92。在出纤功率等于入纤功率条件下,研究了入纤功率对混沌信号保真度的影响。并以保真度0.99为标准,优化了单跨光纤链路长度。然后通过EDFA中继实现了距离为720 km、保真度为0.922的混沌激光传输。(2)实验构建了混合放大中继光纤长距离混沌激光传输系统。利用分布式光纤拉曼放大器(DFRA)等效噪声系数低的特点,与EDFA搭配使用可实现高增益、低噪声的放大,可有效降低ASE噪声。在出纤功率等于入纤功率条件下,研究了入纤功率及增益比对单跨光纤混沌信号保真度的影响。并利用光纤环路实验装置测得最优单跨光纤长度为130 km。最终在单跨光纤长度130 km、8跨级联的条件下,利用直传链路实现了距离为1040 km、保真度为0.947的混沌激光传输。以上述混沌信号为驱动,实现了距离为1040 km、同步性为0.915的共驱混沌同步,同步混沌信号的带宽为9.6 GHz。本研究实现了1040 km的长距离非对称共驱混沌同步,可用于面向城际网通信的混沌载波通信和密钥分发系统。
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