【摘 要】
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随着超高速光网络的快速发展,高频谱效率调制格式、光网络传输系统的有效通信距离以及非线性香农极限,成为近年来广泛关注的研究热点。在传输过程中信号累积的放大自发辐射（ASE）噪声以及光纤引起的非线性损伤成为限制光网络系统容限的关键因素。传统的光-电-光（O-E-O）中继技术引入复杂的信号复用与解复用过程,以及电子瓶颈问题已使其无法满足未来超大容量长途传输光网络的信号中继需求,因此必须开展新型中继技术以
【基金项目】
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国家自然科学基金（立项编号:61975027）； 四川省科技计划（立项编号:2021YFG0143）；
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随着超高速光网络的快速发展,高频谱效率调制格式、光网络传输系统的有效通信距离以及非线性香农极限,成为近年来广泛关注的研究热点。在传输过程中信号累积的放大自发辐射（ASE）噪声以及光纤引起的非线性损伤成为限制光网络系统容限的关键因素。传统的光-电-光（O-E-O）中继技术引入复杂的信号复用与解复用过程,以及电子瓶颈问题已使其无法满足未来超大容量长途传输光网络的信号中继需求,因此必须开展新型中继技术以进一步推进高速全光网络的产业发展。基于光学器件非线性效应的全光中继器,可直接在光域实现信号噪声的抑制作用,且具有T比特量级的信号处理速度,适于高速全光网络信号处理需求。本论文突破传统全光中继器仅针对开关键控（OOK）实现幅度噪声压缩的限制,开展面向高阶调制格式信号的全光中继研究,以期实现相干通信系统中的中继再生功能,论文主要内容及创新点如下:1.开展基于损耗非线性光环镜（Att-NOLM）结构的全光M-PSK信号再生分析。构建Att-NOLM理论分析模型,开展损耗系数、耦合系数等关键参数的数据优化,探讨功率转换函数（PTF）以及相位转换函数（Ph TF）的最佳形态,实现针对M-PSK信号的相位保持幅度再生。通过优化获得在该中继再生器中可实现信号质量提升2.6d B,相位残留仅0.58d B。2.提出新型共轭非线性光环镜（Conj NOLM）再生结构,实现16-QAM信号的全光再生。利用共轭变换器连接两个非线性光环镜构建Conj-NOLM再生器,开展耦合系数、功率补偿参数的联合优化,实现面向高阶QAM的相位保持幅度再生。在优化的Conj-NOLM结构中获得16-QAM信号再生改善1.8d B,相位残留控制在1.38d B。3.开展Att-NOLM中继再生器的实验测试优化工作。研究了Att-NOLM结构中的高非线性光纤长度、耦合器的耦合系数对PTF映射曲线特性的影响。分析损耗系数对再生区间、工作点位置的控制作用。从仿真和实验两个方面研究AttNOLM中继再生器的噪声抑制性能。
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