基于FPGA的高速O-OFDM实时系统发送端信号处理

介绍了基于XI LI NX FPGA的1Gb/s光OFDM(O-OFDM)发送端信号处理的整体设计,对传输信号的星座映射及FFT进行了研究,重点分析了不同量化比特数时IFFT/FFT的误差矢量幅度(EVM),提出了使用不同量化比特对信号进行适当放大而提高系统的IFFT-FFT转换精度的方法。实验验证了OFDM信号I FFT-FFT变换后随量化比特数的增加,EVM值不断减少,相应的星座图更收敛。

基于泵浦脉冲诱导等离子体通道的空心光束产生

利用飞秒脉冲诱导生成的具有渐变折射率分布的等离子体通道产生空心光束.当飞秒脉冲在非线性介质中传输时将电离产生等离子体通道,该等离子体通道具有渐变的折射率分布,等离子体通道中激光束只能在电子密度低于临界等离子体密度的区域传播,故当探测光束在等离子体通道边缘传输时将偏转形成空心光束.当泵浦光束功率为8mW时,探测光束转变为典型的空心光束结构;当泵浦光束的入射功率、重复率或等离子体通道中轴向电子密度改变时,等离子体通道中可供探测光束通过的区域将随之发生改变,这将导致空心光束中黑斑的面积发生变化.因此通过调节泵浦光束的入射功率和重复率可以控制产生空心光束的黑斑大小.

一种新的三维有限差分光束传输法

设计了一种简单有效的基于最佳匹配层的三维有限差分光束传输法,可以分析光束在三维广角情况下的线性与非线性传输特性。数值模拟结果证实了该算法的正确与可靠性。

基于半导体光放大器垂直双泵浦对偏振复用正交相移键控信号波长变换的性能研究

针对偏振复用相位调制信号的全光波长变换特性问题,基于半导体光放大器中四波混频效应,建立了对偏振复用正交相移键控信号的全光波长变换理论模型.根据理论分析,建立了仿真系统,仿真结果表明:泵浦光与信号光之间的频率间隔、偏振复用信号中的一个信号与一号泵浦光的偏振夹角对系统转换效率和信号质量有影响;波长转换过程中交叉相位调制产生的相位噪音会对信号质量有影响,且当泵浦光功率较大、泵浦光功率远大于信号光功率时,交叉相位调制效应的影响较小,仿真结果与理论分析一致.本文研究方法和相关结论对其它偏振复用信号基于半导体光放大器四波混频效应的波长变换研究有一定的参考价值.

光OFDM系统中调制器最优偏置的研究

理论分析了强度调制直接检测双边带光正交频分复用系统(IM/DD DSB-OOFDM)中电光调制器与光电探测器共同作用产生的非线性干扰。针对不同调制指数,通过改善电光调制器直流偏置,减轻非线性噪声的影响,实现IM/DD DSB-OOFDM传输系统性能最优化。仿真结果表明,在调制指数较小时,较高的偏置电压可以在很大程度上改善系统的传输性能,提高接收机的灵敏度。

光子晶体光纤中自陡效应对红移色散波的影响

基于光子晶体光纤中脉冲演变遵循的非线性薛定谔方程,用数值方法研究了三阶色散为负的情形下,自陡效应对红移色散波的影响。结果表明:由于红移色散波产生的机理不同于蓝移色散波,自陡效应对红移色散波的影响并不显著。

石墨烯可调谐被动调Q掺铒光纤激光器

基于光学沉积方法,制备了石墨烯可饱和吸收体,并利用此可饱和吸收体搭建了环形腔结构的被动调Q掺铒光纤激光器,实现了稳定的调Q激光脉冲输出,其重复频率为5.1～14.2kHz,最窄激光脉冲宽度为8μs,最大平均功率为162.3μW,且通过调节偏振控制器,中心波长在1556～1558nm可调。

有限能量Airy光束的小尺度自聚焦特性

研究了有限能量Airy光束在克尔介质中的非线性传输过程及整体自聚焦(特别是小尺度自聚焦)特性.研究发现相对于整体自聚焦,有限能量Airy光束主峰的小尺度自聚焦更容易发生,而且其噪音调制的增长速度随着截断系数的增加而变慢.通过对比研究不同截断系数小尺度自聚焦的增益谱,发现截断系数也极大地影响有限能量Airy光束的增益谱,截断系数越小Airy光束受噪音影响分裂的可能性就越大;对于较大的截断系数,有限能量Airy光束增益谱和由它主瓣拟合的高斯光束的增益谱越来越接近.研究结果对于有限能量Airy光束的潜在应用有一定的指导作用.

非线性介质中会聚高功率激光的焦点位置控制

为了控制激光束的传输,使激光光束能根据实际情况在特定的位置聚焦,并且保证在传输过程中光束质量不退化,根据透镜聚焦和非线性介质的自聚焦理论,研究了高功率会聚激光光束在两者共同作用下焦点位置的变化.分析了各种因素对高功率激光光束的焦点位置的影响,并通过数值求解光束在非线性Kerr介质中所遵循的非线性薛定谔方程,得到焦点的位置变化和光束初始束宽,输入功率以及透镜焦距的关系,从而找到了控制焦点位置的方法.基于非线性薛定谔方程,对理论分析进行了相应的模拟验证,结果相互吻合.

基于RS码及网格编码调制技术的60GHz OFDM-RoF系统

分析了60 GHz正交频分复用技术光纤无线通信系统中的子载波互拍及频率选择性衰落.提出利用里德-所罗门码级联网格编码调制技术结合符号交织来降低两者对系统性能的不良影响.采用符号交织来分散正交频分复用中子载波上的误码,然后通过高码率的里德-所罗门码级联实用的网格编码调制技术来纠正比特错误.仿真结果表明:经过符号交织后,误码在子载波上的分布变得较均匀,有利于纠错;2.5 Gb/s正交频分复用信号采用RS-PTCM-64QAM方案比采用未编码的16QAM调制提高了5 dB左右的接收机灵敏度.

基于交叉相位调制的堆积脉冲非线性传输

基于子脉冲交叉相位调制的非线性相互作用,利用耦合非线性传输模型,对堆积脉冲的非线性传输和峰均比进行了研究.研究发现,当堆积脉冲的子脉冲间存在重叠时,在传输过程中时间相干会导致子脉冲间发生相互作用从而改变其脉冲质量.在不同的子脉冲延迟情况下,堆积脉冲的强度和峰均比随传输距离的变化而改变,且变化幅度均随子脉冲延迟的增大而减小.对于高斯型堆积脉冲,当归一化子脉冲延迟大约为3时其在非线性传输过程中保持脉冲形状基本不变;而对于超高斯型的堆积脉冲,归一化子脉冲延迟则约为2.2.

光正交频分复用系统时域均衡算法研究

提出了时域DD-LMS均衡法在O-OFDM系统中的应用。理论分析了DD-LMS均衡原理,实验验证了在直接检测O-OFDM系统中用DD-LMS均衡法比用LS均衡法的系统的平均功率代价降低了1dB;在相同接收功率下,使用DD-LMS均衡方法的系统误码率比使用LS均衡系统误码率降低很多,相应信号星座图也较收敛。

光子晶体光纤中正啁啾对色散波及孤子俘获的调控作用

基于飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输时所遵循的非线性薛定谔方程,利用数值模拟的方法研究了脉冲初始正啁啾在超连续谱的产生过程中对色散波及孤子俘获的影响.结果表明:正啁啾能显著提升色散波的产生效率,且色散波的强度与啁啾值成正比.当啁啾值不超过某一临界值且满足相位匹配条件时,孤子和色散波之间的四波混频效应能产生俘获波,俘获波的强度与孤子能量及色散波强度有关.因此,选择合适的啁啾值,利用正啁啾对色散波及俘获波的调控作用可以提高超连续谱蓝端的能量分部.

基于压扩变换的直接检测O-OFDM系统的实验研究

仿真研究并实验验证了直接检测光正交频分复用(O-OFDM)系统中引入压扩变换(CT)技术可降低OFDM信号峰值平均功率比(PAPR)和提高接收灵敏度。仿真结果表明,压扩系数μ越大,信号PAPR越低;随着μ的增大,系统误码率(BER)呈现先下降后上升的趋势。权衡PAPR的降低度和系统BER,选择μ=2时为最佳。实验研究表明,当μ=2时,OFDM信号PAPR降低约3 dB;经过100 km标准单模光纤(SSMF)的传输后,在BER为10-4时,灵敏度提高约2.5 dBm。

偏振复用QPSK相干光数字通信系统实验研究

建立了偏振复用正交相移键控(QPSK)传输及相干检测的数字通信实验系统,并分析系统的性能。40Gbit/s的偏振复用QPSK信号在单模光纤(SMF)中传输了100km;信号光与本振光在接收端进行混频并下变频,最后用数字信号处理(DSP)算法对接收信号离线处理。比较了光纤传输前后不同的光信噪比(OSNR)下的误码率(BER),实验结果表明,所使用的DSP算法能克服光纤信道对信号的主要损伤,对高速的相干检测信号进行有效的恢复。

基于LDPC-TCM OFDM的60GHz光载毫米波传输性能实验研究

提出采用低密度奇偶校验码-网络编码调制(LDPC-TCM)提高正交频分复用(OFDM)信号在60GHz光载无线通信(ROF)系统中的传输性能。研制了60GHz LDPC-TCM OFDM-RoF系统,实验比较LDPC-OFDM信号和LDPC-TCM OFDM信号在60GHz光载毫米波的性能,当误码率(BER)为10-3时,经过光纤传输20km后,LDPC-OFDM信号的接收机灵敏度比原始OFDM信息提高了15dB,而LDPC-TCM OFDM信号比LDPC OFDM信号提高1dB。结果说明,LDPC-TCMOFDM信号比LDPC OFDM信号在光链路传输系统中具有更佳的纠错能力和更能降低光链路中色散的影响。

基于虚拟子载波降低光正交频分复用信号峰均功率比新方法的实验研究

光正交频分复用(O-OFDM)是一种有效降低符号间干扰的高速数据调制技术。在技术实现过程中若峰值平均功率比(PAPR)过高,发射机和接收机内部放大器线性要求就会很高,从而限制了O-OFDM调制技术的实际应用。总结了目前国内外降低PAPR的多种技术,在此基础上,给出了PAPR的定义和分布,并提出了一种新的基于虚拟子载波来降低光OFDM系统PAPR的方法,该方法在发送端不需要传输OFDM信号的边带信息,接收端不需增加额外处理。实验和仿真结果证明,经200km标准单模光纤(SSMF)传输后,该方法既能更加有效地抑制O-OFDM的PAPR,又能改善系统的误码率(BER)性能和降低传统虚拟子载波技术计算的复杂度。

基于SF-MCMA均衡技术的直接检测光OFDM系统实验研究

提出了一种基于分频修正常模算法(SF-MCMA)的均衡技术补偿由光正交频分复用(O-OFDM)传输系统中色散引起的频率选择性衰减(FF)对信号的影响。理论分析了直接检测O-OFDM(DDO-OFDM)传输系统中O-OFDM信号因色散而产生的FF原因,并证明了对O-OFDM不同子载波信号进行SF-MCMA均衡可以纠正色散对OFDM信号的幅度失真和相位偏移的影响。通过实验表明,经100km标准单模光纤(SSMF)传输后,使用SF-MCMA均衡的信号比未使用该均衡的信号系统接收功率代价在(BER)为10e-4时降低了2dB。说明此均衡方法能够有效抵抗色散的影响。同时,此方法中O-OFDM信号不需要训练序列和导频,节省了带宽,可提高信号的频谱利用率。

F-函数扩展法求解超介质中的亮孤子和暗孤子

利用F-函数扩展法求解超介质中的超短脉冲传输方程,探讨了超介质中的反常自陡效应和特有的二阶非线性色散效应所导致的新的孤子现象和规律.结果表明,正折射区的二阶非线性色散效应可以代替线性色散效应形成亮孤子;正、负折射区的反常自陡效应由于其符号可改变,从而可在特定条件下分别在反常色散和正常色散区形成有别于常规介质的亮、暗孤子;反常自陡效应的符号或者反常自陡效应和三阶线性色散效应的相互比较关系能够控制亮、暗孤子中心的漂移方向.

基于石墨烯的被动锁模掺铒光纤孤子激光器

报道了石墨烯作为可饱和吸收体的被动锁模掺铒光纤孤子激光器。采用环形腔结构,在抽运功率为370.4mW时,产生了重复率为3.16MHz,脉宽约为1.32ps,平均输出功率为1.07mW的锁模脉冲,其单脉冲能量为0.338nJ,并观察到激光中心波长在1556.72～1558.76nm之间可调。基于Ginzburg-Landau方程进行了数值模拟,得到的结果和实验一致。