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超高速光通信网中,光信号会受很多因素影响,其恶化结果是光信号脉冲质量变差,最终导致误码率上升,限制了传输距离。因此,需要在传输过程中进行信号再生。全光3R再生克服了电信号再生的不足,是全光网络中保证传输质量的一种非常有效的方法。本文提出的全光再生方案采用高精细度法布里-珀罗F-P滤波器进行时钟提取;采用具有强非线性的半导体光放大器(SOA)作为光判决门进行判决整形,实现了对恶化信号再生。本文通过理论分析和实验验证,针对此方案进行讨论。SOA在全光再生方案中非常重要,在时钟提取和光判决中都被使用。文中通过分析SOA的载流子密度、增益和传输函数数学模型,研究了SOA的非线性效应,并模拟仿真波长变换过程。基于SOA的交叉增益调制,系统地讨论了波长变换过程中输入脉冲功率、连续光功率和SOA注入电流等参数对变换脉冲的影响。基于交叉相位调制,提出利用窄带光滤波器减小变换脉冲码型效应的方法,并分析了正码波长变换产生的原因。在理论分析的基础上,进行了10Gbit/s和40Gbit/s全光波长变换实验。实验包括验证各参数对变换结果的影响,抑制波长变换码型效应以及正码波长变换研究。对SOA的传输函数的频域形式进行理论分析,得到结论:SOA对低频频率成份有很好地抑制作用。随后通过实验进行了验证。F-P滤波器是全光时钟提取单元核心器件。根据F-P腔工作原理和传递函数,从时域和频域两方面证明F-P滤波器可以用于时钟提取。进而建立时钟提取过程的数学模型,研究各参数对提取结果的影响,得出结论:提高F-P滤波器的精细度可以抑制输出脉冲幅度起伏和时间抖动,可以减缓长连“0”码输入时输出脉冲幅度下降速度。进行了40Gbit/s时钟提取实验,利用波长变换将输入序列的信息调制到高稳定性光源的输出光上,然后再通过高精细度F-P滤波器提取时钟。这样解决了输入光和滤波器窗口难以对准的问题。滤波器输出经过SOA降噪声处理,得到40GHz低噪声时钟脉冲输出。提出基于F-P滤波器的10Gbit/s分组时钟提取方案。为减小时钟建立时间和消失时间,利用低精细度滤波器进行提取。通过实验得到时间抖动很小,建立时间和消失时间较短的分组时钟信号。最后进行了40Gbit/s全光再生系统实验。恶化后的输入信号经过再生系统得到较理想的再生信号。经过测试,再生脉冲的时间抖动和信噪比都比再生前有了很大改善。