导读:本文包含了相敏放大论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:光纤通信,非线性光学,全光矢量信号处理,光学参量放大器
相敏放大论文文献综述
崔嘉斌[1]（2019）在《基于相敏放大的全光矢量信号处理关键技术研究》一文中研究指出作为上层网络业务的承载者,光纤通信网络必须不断提升网络容量、改进网络架构以应对日益增长的带宽需求和业务种类。网络容量的提升主要依靠更高的信号波特率,更高阶的调制格式及更复杂的复用方式来实现。上层业务的增多也驱使着光网络从单一的信息传输管道向多功能多层次的灵活光网络(Flexible Optical Network,FON)演进。面对网络特征的变化,传统基于光电转换技术的信号处理技术存在速率瓶颈、格式不透明、转换效率低及成本昂贵等问题。全光信号处理技术有效地避免了传统基于光电转换信号处理技术的诸多问题,是未来全光FON实现的重要支撑力量。相位敏感放大器(Phase-sensitive Amplifier,PSA)技术以其独特的相位敏感特性成为光矢量信号处理的有力工具。基于PSA的诸多全光矢量信号处理技术如矢量信号再生、调制格式转换、低噪放大、全光相位量化,全光正交分解等近年来被国内外众多研究机构提出并研究,具有广泛的应用前景。本论文主要针对基于相敏放大的全光矢量信号处理关键技术展开研究,主要的研究工作及创新点有:1、提出了一种基于PSA的正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)向二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)的格式转换系统方案,实现了信号一对一转换的同时保证了原始信息的完整性。针对输入光信噪比(Optical Signal-to-Noise Ratio,OSNR)为15 dB的QPSK信号,误码率(Bit Error Rate,BER)为10-3时,转换得到的BPSK信号的接收OSNR比QPSK改善了3.2 dB。该系统可有效改善信号的BER性能,从而延长信号的有效传输距离,可广泛应用于传输链路质量突然恶化、不同光网络间节点及软件定义收发系统等场景。2、提出了一种基于PSA的可重构全光节点系统方案。该系统具有二维矢量再生与格式转换复合功能。针对输入的携带有噪声的QPSK信号,该节点可选择输出二维再生之后的QPSK信号或是再生之后的PAM4信号。针对输入OSNR为15 dB的QPSK信号,在BER为10-3时,与输入QPSK信号相比,再生之后的QPSK信号的接收OSNR改善了 2 dB,转换之后的PAM4信号接收OSNR改善了 1.3 dB。该节点可应用于长距离传输网络的中间节点或长距与短距光网络的中间节点。3、提出了一种针对光矢量信号的正交分解系统,并在HNLF与SOA两种光学介质中进行了仿真验证。该系统可实现基于单个PSA结构同时提取出输入光矢量信号的同相与正交分量,且提取后的同相与正交分量的波长和偏振状态与输入光矢量保持一致。同时仿真验证了针对方形QAM信号的分解,16/32/64 QAM信号分别被分解成了两路PAM4/PAM6/PAM8信号。该系统可作为基本功能单元,应用于未来灵活光网络对光矢量信号的全光灵活控制与处理之中。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-06-05）
刘通[2]（2019）在《基于相敏放大的光相位分解与格式转换技术研究》一文中研究指出全光信号处理技术的实现,大大提高了光信号的处理速率,使得网络中海量信息的处理与交换的速度有了极大地提高,进而有望缓解多样化业务带来的带宽需求量急速上涨的压力。利用相位敏感放大器实现高阶调制格式的格式转换、全相位信号的相位量化等是全光信号处理技术的关键部分,也一直是全光信号处理领域的研究热点。全光相位量化技术是相位敏感放大技术的关键组成部分,也是基于相位敏感放大技术的全光信号处理实现的基础,从而有着很重要的研究意义。全光相位量化技术目前主要应用在全光模数转换上,但是仍然存在着量化精度不高的问题。同样,作为相位量化的一种应用,格式转换在未来的全光节点处,可以实现灵活的全光交叉连接,也有着极其重要的研究价值。基于相位敏感放大的相位分解是格式转换的一种广泛应用,相位分解是利用相位量化中二阶理想量化,通过压缩轴偏转,将信号分别压缩到正交的坐标轴上来实现的。本文对基于相位敏感放大的相位量化和格式转换与相位分解做了研究,主要的工作如下:1)对于两波相干迭加实现相位量化的效果进行了评估。以解析解的形式求出了使得相干迭加得到最优的量化效果的幅度比,并通过仿真进行验证该结论的正确性。从而为实现以相位量化为基础的相位再生和格式转换的优化等提供了理论基础。2)针对8PSK信号的格式转换问题,本文采用相位敏感压缩和相位擦除的方法完成了8PSK信号向QPSK和BPSK的格式转换,转换之后两者均在原频率处,并且使得信号的误码率达到BER=10-3时,所需的信噪比比转换之前低5dB左右。3)针对16QAM信号的相位分解问题,采用简并的相位敏感压缩方案,将信号和经过频谱搬移之后的谐波在耦合器中相干相加从而同时得到同向和正交的两路PAM4信号,该方案简化了相位分解的实现,保持了相位分解之后的信号的频率和原信号相同,同时降低了误码率。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-05-22）
罗田甜[3]（2017）在《基于相敏放大的多路MPSK信号同时再生技术的研究》一文中研究指出随着现代通信技术的飞速发展,互联网通信业务呈指数增长,人们对于信息传递的速度以及通信容量的需求也在大幅度上升。为了达到大容量传输的目的,多进制相移键控(MPSK)凭借其高速率、高频谱利用率、高非线性抗性等多种方面的优势,受到人们的诸多青睐,并投入了广泛的研究。然而,由于信号在光纤中传输时,会受到色散、损耗、非线性效应等多种因素的影响,使得信号的质量变差,并且对于越高级的调制格式,由于信号在星座图中的欧氏距离变得更近,抗噪能力变得更弱,就更容易受到光纤链路中产生噪声的影响。因此,为了保证信号的传输质量,需要对信号进行再生,使劣化的信号得到恢复。同时,考虑到目前广泛应用于光网络中的波分复用(WDM)系统,由于多路光波同时在系统中进行传输,加剧了信道间的非线性效应,使各路信号都更容易受到旁路信号的影响。因此,对于多路MPSK信号同时再生技术的研究就显得尤为重要且十分必要。相位敏感放大器(PSA)由于其固有的相敏压缩和低噪放大的特性多年来受到人们的广泛研究。尤其是在相位再生(phase regeneration)领域,取得了诸如幅相同时再生、MPSK信号的再生、无需锁相(lock-free)的再生等多种方面的成果。近几年来,由于WDM技术已较为成熟,目前被广泛应用于光纤通信网络中,基于PSA的多波长同时再生技术在时代的召唤下应运而生。但目前的研究大多都集中在二进制移相键控(BPSK),鲜有对于正交相位调制(QPSK)、八进制相移键控(8PSK)乃至更高阶调制格式的研究。因此,本论文以现有的相敏放大原理为理论基础,对多路MPSK信号同时再生展开了研究,并以四路QPSK信号同时再生为例进行了仿真,并取得了与理论分析相符合的实验结果。本论文进行的主要研究内容如下:1、广泛调研了近几年来PSA技术的应用领域以及国内外多波长同时再生技术的研究现状,分析其方案的优点以及存在的不足之处。从四波混频(FWM)入手,介绍了 PSA实现相位再生的原理,并结合具体的MPSK信号,分析其实现相位再生的关键点。2、基于PSA实现相位再生的理论支撑,利用光纤双向传输的“走离效应”分析多路MPSK信号同时再生的可行性。结合频率关系图以及实验装置图从再生过程中频率间隔的设置、谐波的选取以及多路同时再生叁个方面进行具体介绍。3、结合第二步对多路MPSK信号同时再生的可行性分析,以高非线性光纤(HNLF)为介质,四路QPSK信号同时再生为例进行仿真,并从星座图、误码率、单路再生与多路再生的对比、m值的选取等多种方面,分析实验效果。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2017-12-01）
杨维利[4]（2017）在《相敏放大及其应用研究》一文中研究指出随着光纤与掺铒光纤放大器的问世及商业化,光纤通信系统得到了飞速的发展。在光网络节点处,基于非线性效应的全光信号处理可以避免光/电/光转换带来的高成本及系统复杂度,提高通信系统容量并降低系统功耗,对大数据时代信息的传输及交换有着重大的意义。相敏放大(PSA)作为重要的非线性效应被广泛用于全光信号处理中。本论文以通用PSA理论为原型,建立了针对多介质、多维度全场的PSA理论模型。以这些理论模型为基础,指导设计非线性器件并优化器件输入条件,提出并实现了基于PSA的多种全光信号处理功能,包括相位再生、逻辑门及调制格式转换。全文的主要研究内容可以概括如下:(1)全面研究了 PSA理论。从波动方程出发,推导了通用PSA理论模型及模型近似解析解。根据无源及有源非线性器件的特性,完善得到了多种介质的PSA理论模型。将通用PSA理论延伸至多维复用系统中,拓展建立了针对波长、偏振及模式维度的全场PSA理论模型。(2)深入研究了基于PSA的相移键控(PSK)信号相位再生。模拟分析并证实了基于高非线性光纤(HNLF)中标量双泵非简并PSA的单信道差分相移键控(DPSK)及正交相移键控(QPSK)信号相位再生,通过优化器件参数及输入条件,得到了良好的相位再生性能。首次提出并模拟证实了基于HNLF中矢量双泵非简并PSA的PDM信号相位再生方案,通过优化输入条件,实现了偏分复用(PDM)DPSK及QPSK信号的无串扰相位再生,并分析了方案的相位噪声容忍度。首次提出并模拟证实了基于多模硅波导中模内双泵简并PSA的模分复用(MDM)信号相位再生方案,通过优化器件尺寸及输入条件,实现了双模DPSK信号的低串扰相位再生,并分析了方案的相位噪声容忍度。提出并模拟证实了基于HNLF中标量双泵非简并PSA的波分复用(WDM)信号相位再生,通过优化输入条件,得到了良好的相位再生性能。(3)理论及实验研究了基于PSA的全光逻辑门。提出并实验证实了基于单模硅波导中单级四波混频的非线性干涉广播方案,通过优化波导尺寸及输入条件,实验实现了干涉结果的1×4波长广播,进一步地,模拟实现了基于非线性干涉广播的开关键控(OOK)及二进制相移键控(BPSK)两种调制格式的逻辑异或门广播。提出并模拟实现了基于HNLF中单泵非简并PSA的OOK格式逻辑非门,通过优化输入条件,在2个波长位置得到了 OOK格式的逻辑非门结果。(4)对基于PSA的调制格式转换进行了研究。提出了基于单泵非简并PSA的BPSK到传统OOK的调制格式转换方案,通过优化器件参数及输入条件,实验实现了基于HNLF及半导体光放大器(SOA)两种非线性器件的BPSK到OOK调制格式转换。(本文来源于《华中科技大学》期刊2017-05-01）
张栓[5]（2017）在《基于相敏光参量放大的量子增强技术理论研究》一文中研究指出随着激光技术和非线性光学的进一步发展,光参量放大技术一直是近年来的研究热点。特别在量子光学和非线性光学领域,相敏光参量放大技术的已经在理论和实验上验证了其无噪声放大能力,这使得相敏光参量放大技术在生物显微成像,光学遥感,量子激光雷达等方面有着重要的应用价值。本文对相位敏感光参量放大技术进行了理论研究和数值模拟,主要包括以下几个部分:1、基于海森堡运动方程,推导出了量子理论下的相位不敏感型和相位敏感型光参量放大的输入输出传递关系式,并由此分别推导出了各自增益和噪声指数的表达式。通过理论研究表明,对于相敏光参量放大,在理想情况下它的噪声指数可以接近0dB,这突破了传统放大器的3dB的量子极限,并且相敏放大可以明显地改善不理想检测器的效率。2、基于压缩光的基本概念,首先理论研究了压缩光量子涨落的变化,并证明压缩光具有打破散粒噪声极限的特性。其次将压缩光作为相敏放大器的输入端,理论研究表明放大之后的输出仍然是一个压缩态的光,压缩参数随着PSA增益而增大,压缩方向角在较大增益的情况下变化较小。另外,研究了空间宽带PSA对压缩光的放大,理论研究结果表明:相比于相干光压缩光受PSA中相位失配影响明显更小,在存在相位失配的情况下仍然有着较好的增益和噪声指数。3、从理论上描述了理想PSA情况下的量子增强激光雷达接收端的理论模型,然后论证了该模型下图像信号信噪比和分辨率的改善。我们推导出了一种等效的表达式,引入了压缩参数和其相位来表示系统中真空涨落的变化。在非理想的PSA的情况下提出了一种优化方法,通过调谐压缩真空态的方向角使得放大过程中存在一个相移,弥补了相位失配和带宽造成的不平坦增益和增益的衰减,改善了非理想条件下量子增强激光雷达的信噪比,这种方法对量子增强雷达的实际应用有着重要的意义。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)》期刊2017-05-01）
白欣欣[6]（2016）在《基于硅基波导的波长转换及相敏参量放大研究》一文中研究指出随着人们对信息传输速率和传输容量的要求越来越高,传统的电通信在传输速率和带宽方面日益捉襟见肘,全光通信的出现很好的解决了这些问题。基于四波混频效应的全光波长转换和相敏参量放大很好的促进了全光通信的发展。四波混频作为一种处理全光信号的非线性效应在光纤中已经研究的比较成熟并已广泛应用。然而由于光纤的非线性克尔系数较小,并且芯层和包层的折射率差小,导致要产生足够的四波混频效应以实现波长转换和相敏参量放大往往需要上百米的光纤,这大大制约了片上光通信系统的发展。硅基波导具有大的非线性系数,体积小,损耗低等优点,并且加工工艺日渐成熟,适应集成光学的发展,逐渐成为实现波长转换和相敏参量放大的理想平台,在片上光通信方面有着良好的应用前景。本文主要的研究工作是硅基波导中基于四波混频效应的全光波长转换和相敏参量放大的研究,主要内容如下:1.分析了硅基波导的研究背景,对比了常见的几种硅基波导结构并讨论了主要的叁阶非线性效应,同时说明了波长转换和参量放大的研究发展与现状。2.讨论了硅基波导中光传输的非线性薛定谔方程,基于光的传输理论分析了四波混频效应的耦合波方程。结果表明,当相位失配为零时可获得高效的四波混频,而调节波导色散和准相位匹配技术都可以近似实现相位匹配条件。3.利用准相位匹配技术设计了槽宽度变化的单沟槽波导,并进行了波长转换的研究。详细阐述了波导的设计方法,通过优化波导结构,使波导能更好的实现准相位匹配。计算结果表明,该波导可实现高效的波长转换,最高转换效率为11.3 dB,转换带宽为570 nm,比槽宽度不变时的波导大了123 nm。4.以氮化硅为填充材料设计了单沟槽波导,对设计的波导色散进行了优化,并利用该波导分析了相位敏感参量放大。求解修正后的非线性薛定谔方程可以得到消光比高达29 dB的相位敏感参量放大,且输入信号光功率和波导的线性损耗对消光比影响较小。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)》期刊2016-05-01）
马拥华[7]（2016）在《硅基波导光学相敏参量放大研究》一文中研究指出现今对通信带宽的要求越来越高,人们期待着高信号速率,高带宽利用率的网络出现,而光互联和光通信被认为是未来大容量数据传送的发展方向。光放大器作为光网络中重要的部件,放大器噪声是限制光通信网络容量的重要因素。近些年光学相敏参量放大器成为了研究热点,因为它的无噪声放大特性可以有效提升接收端信噪比,提高通信效率,增加放大器带宽。另外在量子通信中它可以增加光子相关性,这对量子通信是有意义的。信号正交相位分量与同相相位分量在相敏放大过程中的放大率不同的这个特点可以用于全光信号处理,例如相位再生,信号取样。本文研究了以绝缘体上硅为非线性材料的光学相敏参量放大过程,其主要内容以及创新点如下:1、概括了硅基集成光路各个部分的发展状况,光学相敏参量放大的研究背景以及它的一些重大研究进展,硅基波导中几种常见的非线性效应以及光波传输的基本理论。2、利用量子理论推导了光学相位敏感参量放大器实现无噪声放大时光子所处的量子态,并验证了其无噪声放大特性以及相位压缩特性。利用小信号近似得到了光学相敏参量放大过程在不同输入条件下的解析解,并逐一进行了分析。3、在通信波段,研究了硅波导中双光子吸收和自由载流子吸收对光学相敏参量放大过程的影响。数值分析了这两个效应对相敏增益函数,相位传递函数以及它的信号再生能力的影响。研究发现这两个效应会使最大增益,最大衰减以及相敏消光比减小,从而会降低相位压缩效率。模拟了在不同信号功率下考虑和不考虑这两个效应时得到的信号时域波形,以此直观的分析这两个效应对相敏信号再生的影响。4、利用一个基于矢量相敏放大的装置,它可以消除在一般光学相敏参量过程中存在的相位噪声到振幅噪声转换这一效应。设计了一个不存在偏振模色散的SOI波导作为这一矢量相敏参量过程的非线性介质。数值模拟了在不同偏振态下信号通过这一装置后的相敏增益函数,相位传递函数以及信号星座图。可以看出当信号偏振态与某一泵浦光平行时,相位噪声到振幅噪声的转换可以被充分抑制。利用这一装置模拟还原了二进制相移信号并用误差矢量参数定量评估了该装置的信号再生性能。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)》期刊2016-05-01）
彭正谱,饶云江,彭飞,吴慧娟,贾新鸿[8]（2014）在《基于外差检测和前向拉曼放大的新型长距离相敏光时域反射仪》一文中研究指出基于外差检测与前向拉曼放大相结合的思路,提出了一种能实现长距离传感并同时具备高空间分辨率和高信噪比(SNR)的新型相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)。讨论了如何优化入纤脉冲光和拉曼泵浦光功率,尽可能降低非线性效应对系统的不良影响,并在此基础上讨论了外差检测相比直接检测对系统性能的改善。实验证明,本文提出的Φ-OTDR传感距离可达到103km,为迄今报道的最长距离,空间分辨率为15.7m,SNR为7.89dB,其应用在管道防开挖现场试验中得到较好的验证。(本文来源于《光电子.激光》期刊2014年04期）
林洪榕,杨爱霞,钱胜,迟晓玲,李跃辉[9]（2004）在《应用相敏光放大克服光孤子传输系统中Gordon-Haus限制的研究》一文中研究指出通过计算机系统仿真研究了应用相敏光放大器(PSA)作为在线放大器的光孤子传输系统,并与相应的掺铒光纤放大器(EDFA)光孤子系统作了比较。仿真了平均孤子和动态孤子两种传输方案。研究结果表明,由于PSA不存在ASE噪声,应用PSA作为在线放大器可以克服光孤子系统中的Gordon-Haus限制。对平均孤子,在没有附加其它的孤子控制技术的情况下, PSA系统孤子的稳定传输距离得到极大的延长。对动态孤子, PSA亦表现出良好的抑制脉冲展宽效果,但脉冲的幅度经长距离传输后显着下降。(本文来源于《量子电子学报》期刊2004年04期）
相敏放大论文开题报告
（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：
全光信号处理技术的实现,大大提高了光信号的处理速率,使得网络中海量信息的处理与交换的速度有了极大地提高,进而有望缓解多样化业务带来的带宽需求量急速上涨的压力。利用相位敏感放大器实现高阶调制格式的格式转换、全相位信号的相位量化等是全光信号处理技术的关键部分,也一直是全光信号处理领域的研究热点。全光相位量化技术是相位敏感放大技术的关键组成部分,也是基于相位敏感放大技术的全光信号处理实现的基础,从而有着很重要的研究意义。全光相位量化技术目前主要应用在全光模数转换上,但是仍然存在着量化精度不高的问题。同样,作为相位量化的一种应用,格式转换在未来的全光节点处,可以实现灵活的全光交叉连接,也有着极其重要的研究价值。基于相位敏感放大的相位分解是格式转换的一种广泛应用,相位分解是利用相位量化中二阶理想量化,通过压缩轴偏转,将信号分别压缩到正交的坐标轴上来实现的。本文对基于相位敏感放大的相位量化和格式转换与相位分解做了研究,主要的工作如下:1)对于两波相干迭加实现相位量化的效果进行了评估。以解析解的形式求出了使得相干迭加得到最优的量化效果的幅度比,并通过仿真进行验证该结论的正确性。从而为实现以相位量化为基础的相位再生和格式转换的优化等提供了理论基础。2)针对8PSK信号的格式转换问题,本文采用相位敏感压缩和相位擦除的方法完成了8PSK信号向QPSK和BPSK的格式转换,转换之后两者均在原频率处,并且使得信号的误码率达到BER=10-3时,所需的信噪比比转换之前低5dB左右。3)针对16QAM信号的相位分解问题,采用简并的相位敏感压缩方案,将信号和经过频谱搬移之后的谐波在耦合器中相干相加从而同时得到同向和正交的两路PAM4信号,该方案简化了相位分解的实现,保持了相位分解之后的信号的频率和原信号相同,同时降低了误码率。
（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。
相敏放大论文参考文献
[1].崔嘉斌.基于相敏放大的全光矢量信号处理关键技术研究[D].北京邮电大学.2019
[2].刘通.基于相敏放大的光相位分解与格式转换技术研究[D].北京邮电大学.2019
[3].罗田甜.基于相敏放大的多路MPSK信号同时再生技术的研究[D].北京邮电大学.2017
[4].杨维利.相敏放大及其应用研究[D].华中科技大学.2017
[5].张栓.基于相敏光参量放大的量子增强技术理论研究[D].中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所).2017
[6].白欣欣.基于硅基波导的波长转换及相敏参量放大研究[D].中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所).2016
[7].马拥华.硅基波导光学相敏参量放大研究[D].中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所).2016
[8].彭正谱,饶云江,彭飞,吴慧娟,贾新鸿.基于外差检测和前向拉曼放大的新型长距离相敏光时域反射仪[J].光电子.激光.2014
[9].林洪榕,杨爱霞,钱胜,迟晓玲,李跃辉.应用相敏光放大克服光孤子传输系统中Gordon-Haus限制的研究[J].量子电子学报.2004