一、利用级联光纤通道传输保护信号的实验及分析（论文文献综述）
许弘楠[1]（2021）在《面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究》文中认为伴随着微电子技术的快速发展与数据处理需求的爆发性增长,芯片互联与数据中心通信正面临着日益严重的传输带宽瓶颈。基于多维复用的新型光互联技术则通过结合波长、偏振、模式等多个维度,提供了一种可行的解决方案。硅基集成光子器件凭借其紧凑的器件尺寸、极低的工作能耗与成熟的加工工艺,被广泛视作构建基于多维复用光互联系统的最佳平台之一。近年来,包括亚波长光栅、超材料、超光栅在内的硅基亚波长结构逐渐兴起,并被应用于波长、偏振、模式等光子特性的精确调控。本文涉及的主要工作是,通过结合硅基亚波长结构与硅基集成光子学,实现一系列具有低损耗、低串扰、大带宽,并可用于片上、片间及空间多维复用的硅基集成光子器件。我们首先讨论了在硅基集成光子器件的仿真、加工与测试方法,并在此基础上,依次对偏振维度、模式维度、波长维度调控以及空间多维光通信中涉及的几类关键器件进行研究。针对偏振维度调控,我们利用硅基亚波长光栅的各向异性与色散特性,提出三类高性能偏振调控器件,即硅基偏振分束器、硅基起偏器与硅基偏振旋转器。对于硅基偏振分束器,我们提出一种基于亚波长光栅异质结的新颖结构。通过拼接光轴取向正交的亚波长光栅,构造了一种具有显着各向异性的耦合器结构,从而有效地分离了输入的正交偏振态。这一器件可以实现215nm以上的工作带宽。对于硅基起偏器,我们提出一种新颖的亚波长光栅/弯曲波导混合结构。通过结构参数优化,可以使得亚波长光栅对TE、TM偏振态产生显着的等效折射率差,从而有效地增强弯曲损耗的偏振相关性,从而保证输入光中的TM分量被完全滤除。这一器件可以在415 nm以上的光学带宽范围内保证低插入损耗与高偏振消光比。对于硅基偏振旋转器,我们提出一种新颖的亚波长光栅/缺角波导混合结构。我们将传统缺角波导中的缺角部分替换为亚波长光栅,利用亚波长光栅的异常色散特性,消除了偏振转化长度的波长相关性,从而实现了 415 nm以上的超大光学带宽。针对模式维度调控,我们利用亚波长光栅与超材料的折射率调控特性,提出三类高性能多模传输相关器件,即硅基多模波导弯曲结构、硅基多模波导交叉结构与硅基多模波导功分器。对于多模弯曲传输,我们提出一种新颖的渐变折射率模式转换器,将输入的直波导模式完全转化为相应的弯曲波导模式。我们实验验证了半径30μm以下的4模式弯曲传输,实验测得1.5 dB以下的插入损耗与-20 dB以下的模间串扰。对于多模交叉传输,我们提出一种新颖的Maxwell鱼眼透镜结构,并利用其共轭成像特性将任意高阶模式无损地传输至对侧。我们实验验证了基于这一结构的2模式交叉传输,实验测得插入损耗仅为0.28 dB,同时串扰低于-20 dB。对于多模分束传输,我们提出一种新颖的等效介质分束镜结构,通过调控亚波长光栅的等效折射率,将特定比例的入射光反射至输出端口,从而实现低损耗、低串扰的多模分束传输,并且具有415 nm以上的超大光学带宽。针对波长维度调控,我们提出一种基于连续区束缚态的硅基超光栅滤波器。利用波导内部的干涉相消效应,消除Bragg谐振态的横向衍射损耗,从而产生具有高品质因子的准束缚态。我们实验验证了临界波导宽度附近准束缚态的建立过程,并且利用这一机制构造了Q值5000以上、自由光谱范围100 nm以上的窄线宽滤波器。针对空间多维光通信,我们提出一种基于连续区束缚态的硅基超光栅光学天线。利用不同衍射通道之间的干涉相消效应,有效抑制了光栅天线的衍射强度,并实现了平坦的衍射强度光谱。实验测得衍射强度仅为3.3×10-3 dB/μm,对应0.027°以下的超小远场发散角。最后,我们总结了本文中的主要工作,并对未来的研究方向进行了展望。
刘晓丽[2]（2021）在《高质量的光频梳产生及其在频率测量中的应用研究》文中研究说明光学频率梳是由一系列频率间隔相等、功率也近似相等的频率分量构成的光谱,在频率测量、波分复用以及信道化接收等领域具有广泛的应用。常见的光频梳产生方法有锁模激光器法、循环频移器法、光纤非线性效应法以及外调制器法。本文重点研究基于外调制器的光频梳的产生及光频梳在频率测量中的应用。本文的主要研究工作如下:（1）对现有的光频梳产生方案进行研究分析,在此基础上,提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器级联强度调制器的光频梳产生方案。在方案中,通过功率补偿的方法有效的改善了输出光频梳的平坦度,并且通过控制调制器的参量,可以生成不同形式的光频梳。结果显示,系统可以输出梳齿数目为80、频率间隔为8GHz、平坦度为0.32d B的光频梳,且光频梳的频率间隔与中心频率都可以灵活调节。（2）提出了基于强度调制器级联电吸收调制器来产生光频梳的方案。方案中通过使用具有较高的集成度与较低的驱动电压的电吸收调制器有效的提高了系统的集成度,降低了系统成本。并且通过调节调制器的可变参数,可以生成不同形式的光频梳。结果表明,该方案可以产生平坦度为0.21d B、频率间隔为8GHz、梳齿数目为80的光频梳,且光频梳的频率间隔与中心频率可以灵活调节。（3）提出了一个基于光频梳的微波瞬时多频率测量方案。在方案中,待测微波信号通过一个双平行马赫-曾德尔调制器加载到光载波上实现载波抑制单边带调制,提高了系统的调制效率与边带利用率。该方案利用频率-光功率映射的方法,在频率测量精度为±500MHz时,可以实现的测频范围为0.5GHz-39.5GHz。
黄勇[3]（2021）在《高斯掺杂四线偏振模光纤放大器的优化设计与分析》文中研究说明随着传输容量需求的日益增加与单模光纤通信系统所面临的香浓极限的限制,少模掺铒光纤放大器逐渐得到了重视。在少模光纤中,光纤的每一个模式都能够成为一个独立的传输信息的传输信道,但是这些不同的信道在对信号传输的时候可能会因为模式的不同在增益方面存在着比较大的差异,这样就难以保证整个传输系统传输信号的质量。因此,若是能够在保证少模掺铒光纤放大器（EDFA）有足够的增益倍数的前提下能够使得差分模式增益（DMG）尽可能小是具有实际应用价值的。目前已经有不少学者针对EDFA的模式增益均衡采取了铒离子优化设计来实现降低EDFA中的DMG,但是这些设计方案均存在一定缺陷。基于此,论文设计了基于两段不同高斯掺杂形貌的掺铒光纤级联而成的四线偏振模掺铒光纤放大器（4LP-EDFA）,采用改进的自适应变异遗传算法对两段掺铒光纤参数进行了优化设计。具体内容归纳如下:（1）分析总结目前对EDFA铒离子分布的优化研究结果,并在总结分析的基础上提出一种新的设计思想;（2）在光纤的理论模型下对线偏振模光纤的放大原理进行了研究,并在EDFA信号光和泵浦光的功率传输方程的基础上对不同光纤长度、泵浦光功率、信号光功率、铒离子掺杂浓度对单段均匀掺杂的4LP-EDFA的增益性能以及噪声性能,结果表明,单段均匀掺杂的4LP-EDFA的存在较大的DMG,在单段均匀掺杂4LP-EDFA中,光纤的长度、信号光功率、铒离子浓度增加均会导致噪声系数NF的增加,而泵浦光功率的增加则会降低NF;（3）利用改进的遗传算法对由两段不同高斯掺杂形貌的掺铒光纤级联而成的4P-EDFA的进行优化,经过优化后得到级联4LP-EDFA在四模式信号同时能够获得模式平均增益约24.52 dB,DMG约0.09 dB;（4）控制其它条件不变得情况下对两段光纤的长度、铒离子高斯掺杂中心位置、高斯掺杂半宽度、泵浦光输入功率、信号光输入功率、信号光波长、铒离子浓度峰值等单独变化时所设计的级联4LP-EDFA的增益特性进行分析。结果表明,在两段光纤的长度、铒离子高斯掺杂中心位置、高斯掺杂半宽度、泵浦光输入功率、信号光输入功率、信号光波长、铒离子浓度峰值等单独作为控制变量时,这些参数均可在一定的变化空间内使得级联4LP-EDFA的平均增益大于24 dB,DMG小于1 dB。
尤贺[4]（2021）在《柔性直流输电网中高精度光纤光栅温度传感技术研究》文中进行了进一步梳理近年,随着我国电力行业和通信系统成熟稳定的长足发展,柔性直流输电技术（VSC—HVDC）已经逐渐成为电力工程应用中的先进技术。但换流阀中IGBT组件温度过高,导致模块失效的现象屡见不鲜,因此,如何实时监测IGBT组件温度,并对其运行状态做出相应调整是智能电网领域亟待解决的重要问题和研究热点。国内现有的换流阀监测手段较为匮乏,仅限于设备发生故障后的判断,无法实现过程数据的监测、分析,限制了运行设备或关键零部件故障机理的分析。所以,监测柔性直流输电换流阀的核心元件温度状态并及时调整其功耗,对维持系统良好的工作状态和安全可靠运行至关重要。本论文研究了柔性直流输电系统中换流阀温度在线监测的关键技术,依据FBG温度传感原理,研究适用于换流阀温度测量的传感器设计方案,提升测量准确性和时效性。研究MZI型光学梳状滤波器和波分复用解调方案,提出一种衡量滤波器质量的双差值数学模型指标和均匀设计算法。研究结果表明,本项目增强了柔性直流换流阀的可靠性,能够保证电能质量和系统安全性能。论文的主要工作内容和创新点如下:（1）提出一种用于衡量MZI型光学梳状滤波器优劣的度量指标,适用于不同的滤波器结构,该“双差值函数模型”由光学梳状滤波输出曲线与目标方波之间的曲线长差值和光学梳状滤波输出曲线积分与目标方波积分之间的面积差值构成,能够体现输出函数和对应方波函数的相异性,论文中说明了“双差值准则”构建过程,其优于其他度量指标之处,能够提升梳状滤波器的选参效率。（2）提出均匀设计算法求解梳状滤波器参数方案,当进行参数选择时,该方法能够快速、准确解出耦合系数与有效偶和长度乘积、干涉臂长差等参数与最优值。针对复杂、高维的滤波器参数计算问题,基于递归调用思想,进行均匀设计的嵌套,获取更加精准的参数。对光学梳状滤波器进行三种MZI结构的算例分析与波形仿真,并与遗传算法和粒子群算法进行性能对比,研究结果表明均匀设计算法求解参数,得到的梳状波形质量更好,计算效率更高。优化光学梳状滤波器的结构参数,能够有效提高串扰特性、增强信道隔离度和通带平顶度等性能。（3）提出了适用于柔直换流阀温度测量的传感器设计方案,该方案将FBG引入IGBT模块内部后再封装,能够实现集成化直接测量,获取准确的温度实时监测值,具有模块化、小型化、微功耗等优势,解决了电网工程项目中的痛点。研究温度解调原理,搭建光梳滤波器波分复用解调方案,基于C++语言和Qt 5开发平台编写在线测温解调软件,研制工程样机,通过灵敏度,稳定性,抗扰度测试,在对托平台和高温条件下验证了系统的可行性,为柔直系统换流阀的在线监测提供了一种新方法。
葛良[5]（2021）在《HIAF同步定时系统原型设计及验证》文中研究表明强流重离子加速器装置（High Intensity heavy-ion Accelerator Facility,HIAF）是一台具有国际领先水平、学科用途广泛的下一代重离子科学研究装置,该装置采用加速器级联的方式实现束流的高功率、高流强,级联方式的运行需要对设备进行高精度的时序控制,高精度的同步定时是实现设备精确操控的关键,决定了硬件设备运行的准确性和精确性。HIAF装置分布在1km范围内,时序调度设备约600台,同步准确度需好于2ns;同时为了满足BEIF装置建设的需要,设计系统需具有更大范围的设备覆盖能力和更高精度的时间同步提升空间,这为时序控制的实现提出了挑战。同步定时系统是实现HIAF时序调度的系统级方案,本文基于标准时间同步协议,设计方案增强了HIAF的拓展性;好于2ns的同步准确度和亚纳秒的同步精度提高了HIAF的注入、俘获、加速和引出效率,同时优化了装置并行供束的模式。系统级层面,本文设计的绝对时间同步定时方案,对国内同类系统的设计具有借鉴意义,对时序调度的优化具有重要意义。本文基于White Rabbit协议,设计HIAF的同步方案,实现大跨度、多节点、实时校准的同步系统,解决通用定时系统存在的长距离传输同步精度降低、多节点改变网络结构和单工通信不能实时校准的难题。系统可靠性方面,本文率先将网络设计技术应用到同步定时系统的设计中,通过分析网络拓扑结构的可靠性,研究网络拓扑结构对同步和数据传输的影响机制,获得基本的网络冗余方案;分析同步定时网络中数据传输的可靠性,重点研究不同冗余参数下数据的可靠传输,给出适用于HIAF同步定时系统的数据冗余方案和参数,进一步提高了数据传输的可靠性;分析不同数据占用的网络带宽,研究设备控制信息在网络中的传输时间,给出了数据传输优先级及划分VLAN的方案;调研主流的网络监控解决方案,选用Zabbix和Grafana的方案实现整个系统的实时监控,提升了全系统的可靠运行。本文在国内首次将同步信息、设备控制信息、节点配置信息和节点报警信息在一条链路上进行融合传输,基于模块化设计,分离同步信息和其他信息,优化了需要通过数据网络对接入节点配置及状态监控的方案;基于高精度延时电路和时间数字转换器技术,研究了一种构建延迟链实现亚纳秒延时输出和时间标记的算法,将定时调节步长和时间标记精度提升到四百皮秒左右。在接口方面,对不同设备的接口进行统一化抽象建模,优化同步定时系统硬件接口的设计方案,有效解决了不同设备接入系统难的问题。本文以项目需求为导向,设计系统级的解决方案,实现数据主节点、时钟主节点、同步网络和终端节点的软硬件模块。以同步定时系统设计原型为依托,搭建系统级的测试平台,实现全系统的测试,得到同步准确度好于1ns、同步精度好于60ps、对外参考触发输出偏差小于300ps,满足HIAF同步定时系统需求和具有一定性能提升空间的结论。
董芳[6]（2021）在《基于光频梳的奈奎斯特脉冲产生及应用研究》文中进行了进一步梳理在光通信网络中,Sinc型的奈奎斯特（Nyquist）脉冲序列由于具有矩形频谱的特性,被广泛应用于波分复用（Wavelength Division Multiplexed,WDM）通信系统以提高频谱效率和传输容量。近年来,关于Nyquist脉冲产生的方法被大量报道,包括使用电域数字滤波技术、光域脉冲整形技术以及光学参量放大技术等。然而上述方法产生的Nyquist脉冲频谱不够理想且带宽受限,作为激光载波应用于高频谱效率的WDM系统会导致较大的信道串扰,降低光通信系统的传输性能。然而,基于光频梳产生的Nyquist脉冲能够拥有理想的矩形频谱,且克服了电子设备的采样率和处理器容量的限制。该方案结构灵活、波形理想和高重复频率的优势展现了在WDM光通信领域的广泛应用前景。本文以基于光频梳的Nyquist脉冲产生及其在光通信系统中的应用为主要研究方向,着重探究了基于外调制器的光频梳生成Nyquist脉冲的方法,并搭建了基于平坦电光频率梳的Nyquist-WDM通信系统,在无频带保护情况下,降低相邻信道间的串扰。具体工作分为以下几个部分:1)研究了基于光频梳的Nyquist脉冲产生方法,对基于外调制器的光频梳生成Nyquist脉冲进行了理论分析和实验验证。通过级联两个马赫曾德尔调制器（MZM）产生9根频率间隔3GHz的光频梳,时域Nyquist脉冲的过零点脉宽为74ps,脉冲间隔为334ps。基于双平行马赫曾德尔调制器（DP-MZM）产生了5根频率梳,梳齿间隔的调谐范围为1GHz～30GHz。此外,通过级联DP-MZM和相位调制器产生11根梳齿间隔20GHz的频率梳,时域Nyquist脉冲的过零点脉宽为9.1ps,脉冲间隔为50ps。2)研究了基于光频梳的Nyquist脉冲激光载波特性。对基于3根频率间隔9GHz光频梳的Nyquist脉冲进行数字调制,在线宽100k Hz、15MHz和38MHz的光学频率梳下,Nyquist信号信噪比分别31.93d B、28.29d B和24.32d B,通过减少频率梳的线宽可以提高信噪比。探究了Nyquist脉冲激光载波的频域特性,基于3根光频梳和9根光频梳的Nyquist脉冲经过调制后,滚降因子分别为0.33和0.11,其滚降因子会随着梳齿数目的增加而降低。3)搭建了基于电光频率梳的Nyquist-WDM通信系统,在56km的光纤信道中完成45Gbit/s的数据传输。5根电光频率梳被作为WDM载波光源,通过级联一个MZM产生5个Nyquist-WDM信道。其中,Nyquist脉冲的归一化均方根误差在1.23%～2.04%之间,高平坦度的电光频率梳可以有效降低信道间的脉冲质量差异。经过数字调制后,在56km的光纤信道中进行数据传输并分析其传输性能。结果表明,在无频带保护情况下,Nyquist-WDM信道的接收灵敏度损失能够小于0.7dB。
唐宇[7]（2021）在《光电振荡器和光载无线技术的应用研究》文中研究表明近年来,微波光子学在光通信、光纤传感等领域发挥了重要作用。微波光子技术融合了微波技术和光子技术的优点,为实现高质量的光通信和快响应、高分辨率的传感提供了新的可能。与传统的电子技术相比,微波光子技术具有抗电磁干扰,带宽大,功能灵活等众多优势。本文针对微波光子技术近年来的研究热点和需求,结合光电振荡器（OEO）和光载无线（RoF）技术等相关内容,对信号生成和处理,光纤传感等问题进行了理论和实验研究。取得的主要研究成果如下:1.提出了一种基于偏振敏感相位调制器（PM）的倍频OEO,可对光时分复用（OTDM）信号进行多重时钟恢复、解复用等处理。利用该倍频OEO对20 Gb/sOTDM信号实验进行了支路时钟信号、群路时钟信号和二倍频时钟等多重时钟信号提取,及二重解复用。同时,实验实现了不归零码信号的时钟恢复,码型变换和串并转换。该方案可以避免偏压漂移的问题,具有灵活、价格低廉的特点。2.提出了一种基于OEO的快响应、高分辨的色散测量方案。该OEO的振荡频率主要由马赫曾德尔干涉仪（MZI）两臂长度差及待测器件的色散值共同决定。当环路中待测器件的色散值发生变化时,OEO的振荡频率就会发生变化,因此待测色散值就可以由OEO的振荡频率得到。实验测量了长度为20 km～100 km的光纤的色散值,与商用色散测量系统测得的色散值相差不超过3.2%。该方案结构简单,测量速度快,分辨率高,在光通信系统中有广泛的应用前景。3.设计了一种用于快响应、高分辨距离传感的OEO结构。将一对准直透镜植入MZI的一个臂,这对准直透镜之间的距离信息决定MZI干涉谱的信息,并且最终反映到OEO的振荡频率上。准直透镜的植入有效地增加了距离传感的范围,实现了0～12 mm范围内的距离传感,距离传感灵敏度为0.285 MHz/μm,分辨率为0.07μm。该方案灵敏度高,测量速度快,线性度好,可应用于未来的高质量距离传感系统。4.提出了一种基于级联光纤布拉格光栅-法布里-珀罗（FBG-FP）腔的双频OEO,可用来进行曲率和温度的传感。刻于双芯光纤上的FBG-FP腔同时对曲率和温度敏感,刻于普通单模光纤上的FBG-FP腔仅对温度敏感。通过监测OEO的振荡频率,可以得到曲率和温度信息。实验结果表明,该传感系统的曲率和温度灵敏度分别为-1.19 GHz/m-1和1.14 GHz/oC。该方案具有探测速度快,灵敏度高和分辨率高的优点。5.设计了一种利用光子辅助的载波相移双边带（CPS-DSB）调制产生频移键控（FSK）信号的方案。该方案的核心器件是级联的马赫曾德尔调制器（MZM）和PM,两调制器具有偏振敏感特性且主轴相互垂直。在MZM中实现了一种边带与光载波垂直的特殊双边带调制,通过在PM上加载幅度不同的电信号给光载波引入不同的相位,从而实现CPS-DSB调制信号,并在起偏器上干涉后形成基频或倍频信号。实验中分别成功生成了载波频率为4/8 GHz,速率为0.5 Gb/s的FSK信号和载波频率为8/16 GHz,速率为1 Gb/s的FSK信号。该方案降低了对各种光电器件带宽的要求,支持高速和宽带操作。6.设计了一种大容量、长距离的毫米波固定-无线接入方案。该方案使用了强度调制和直接检测的方式,并采用了正交频分复用（OFDM）信号。利用比特加载算法,可以将不同阶数的正交幅度调制信号调制到由信道的不平坦引起的信噪比不同的子载波上,以最大化系统吞吐量。实验结果表明,在满足前向纠错阈值的条件下,信号在光纤中传输25 km后速率仍高达到9 Gb/s。该接入网可以用于未来千兆级“无处不在”的网络连接。
李依桐[8]（2021）在《光子毫米波/太赫兹波通信理论与关键技术研究》文中指出近年来移动通信行业的飞速发展,给人们的生活带来了巨大的便利。在当前我国“互联网+”、大数据蓬勃发展的时代,对移动通信的传输容量及传输速度的需求日益增长。毫米波（Millimeter-wave,mm-wave）及太赫兹（Tera Hertz,THz）频段拥有丰富的频谱资源,将在“5G+人工智能”全面落地应用及下一代高速移动通信进程中发挥至关重要的作用。然而,毫米波及太赫兹信号具有较高的频率,容易在无线传输过程中受到各种损伤的影响,会限制其传输的距离。光纤无线融合通信（Radio over Fiber,RoF）,结合了光纤通信和无线通信的优点,能够同时满足未来通信网络对通信带宽、传输距离及移动性的需求,已经成为当今社会的研究热点。本论文研究了光子毫米波/太赫兹波通信过程中的理论和关键技术,通过结构改进、算法优化、器件减省等方式完成对毫米波/太赫兹信号生成系统的优化,并采用数字信号处理算法对信号传输过程中的损伤进行了补偿,提高了系统的频谱效率及传输容量;之后探究了自适应的光子毫米波/太赫兹技术,在调制格式自适应、生成频率多样化、波束追踪自反馈三个方面对光子毫米波/太赫兹波通信系统中的技术进行了创新;整个系统无缝融合光纤通信与无线通信,在提高传输过程中可用频谱资源的同时克服了光纤传输中可能存在的断裂问题,实现了高速率、低成本的光纤-无线一体化方案。主要工作和创新点如下:1、提出并通过实验证明了一种生成光学频率梳源的新结构,可在光传输系统中用来进行多载波调制。该方案将一个电吸收调制激光器和一个相位调制器相连,并运用共同的正弦射频信号对两者进行驱动和同步。文章通过VPI软件进行仿真得到了功率波动小于3 dB的光谱平坦度的最佳工作范围,并据此实验生成了 10个平顶锁频的光学频率梳,每个载波的频率间隔为12.5 GHz。利用所生成的光频梳源,可以实现3.125 Gb/s和12.5 Gb/s的开关键控（OOK）强度调制的毫米波信号在20公里标准单模光纤（SSMF）上的传输。2、提出并实验验证了一种新颖而简单的方法来实现D波段毫米波单边带（SSB）倍频矢量信号的产生。利用该系统生成的毫米波最高可达210 GHz,已经进入太赫兹领域。该方案使用一个单驱动的马赫-曾德尔调制器（MZM）和一个推挽模式的MZM级联,第一个MZM由20GHz的射频驱动,生成具有六个平坦化载波的光频率梳;再使用一个由10 GHz SSB矢量信号驱动的推挽MZM,实现对光梳的单边带调制过程。在运用光电二极管拍频检测后,得到频率为130GHz和150GHz的D波段SSB毫米波矢量信号。基于此方案生成的4 Gbaud D波段QPSK和16 QAM毫米波信号,分别在10公里/25公里的单模光纤加1米无线链路上进行传输,计算的误码率（BER）可达到小于3.8 × 103的7%硬判决前向纠错（FEC）门限阈值。3、提出并验证了一种基于光载波抑制和单边带调制的D波段毫米波信号产生方案。该方案省去了发射端的预编码过程,且不需要任何滤波器,从而使整个系统得到简化。首先,采用50 GHz射频信号（fRF）驱动的强度调制器来产生两个频率间隔为2 × fRF的载波,实现了光载波抑制的过程。随后,使用另一个由30 GHz射频信号驱动的同相/正交（I/Q）调制器,通过独立边带调制从而产生单边带矢量信号。在使用D波段光电混频器进行检测后,最终生成了 130 GHz的矢量毫米波。通过基于该系统产生的D波段毫米波信号,携带4 Gbaud/8 Gbaud的QPSK信息,在22.5公里的SSMF和1米的光纤无线距离链路上进行了传输。最后对传输结果进行了分析,并分别给出了在两种不同信号传输速率下,硬/软判决前向纠错门限下的误码率性能。4、提出并实验验证了一种可用于光子毫米波/太赫兹波通信系统中的自适应的N2-QAM调制格式的矢量信号生成技术。采用两个MZM及并联的移相器、衰减器和单个光混频器,实现了两个N-ASK信号合成N2-QAMW波段毫米波矢量信号的过程。该方案在发射端省去了数模转换器（DAC）及额外的数字信号处理过程,可以在用户端获得双倍的比特率。本文用N=2的情况举例,最终利用两个2-ASK信号,生成了 80 GHz 4 QAM的W波段毫米波,并完成了其在1米无线链路上的高性能传输,测量的误码率达到了低于3.8×103的7%硬判决前向纠错门限。5、探究了太赫兹波的应用前景,设计并实验验证了一种具有470 GHz大带宽的全波段发射机,涵盖Q、V、W、D波段的毫米波以及最高510 GHz的太赫兹波信号。该方案将独立的毫米波信道和太赫兹波信道结合起来,极大提高了无线网络的灵活性,同时也将促进功率放大器的发展。该方案可以同时产生多种频段的毫米波与太赫兹波,并集成了宽带多天线的发射系统和具有高工作带宽和动态范围的光混频器,可以实现频带的自适应切换与动态的无线传输,对于5G及6G具有巨大的应用价值。6、提出了一种基于机器学习算法的用于毫米波/太赫兹波束追踪的定位技术,可以为无线基站提供精准的方位来满足自适应波束赋形的需要。由于毫米波/太赫兹波的载波频率较高,在大气中衰减较大。波束赋形可以减小毫米波/太赫兹波的波束宽度,故需要知道用户的准确位置来进行波束赋形。本文结合室内高频电波应用场景,创新性的设计了基于人工神经网络（ANN）进行室内定位从而服务于光束赋形的系统。通过实验得到误差小于1厘米的精确度,是目前室内定位系统可以达到的精确性最高的方案,将为5G及下一代无线波束追踪提供新型的解决方案,对实现光载无线通信系统的高效率、大容量传输有着重要意义。
王心怡[9]（2020）在《基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究》文中提出硅基光电子集成芯片具有尺寸小、集成度高等优点。近年来,它们受到了学术界的广泛关注。随着各类硅基光电子分立器件性能的提高,人们越来越不满足于单一器件的功能实现,而是往大规模集成化方向发展,即把多个电子和光子分立元件集成在同一芯片上,实现复杂的功能。硅基光电子技术以其高集成度和互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容的优势,近些年来在数据通信等领域发挥着重要作用。基于硅光技术,人们对各种类型的激光器、调制器、探测器和光开关展开了深入研究。光延迟线在光通信领域具有很好的应用前景,基于延迟线结构的脉冲复用可以提高光脉冲的重复率,从而生成高频脉冲。高频脉冲在数据通信、光子信号处理、光学模数转换等领域中起着重要作用。本文对基于光延迟线结构的片上集成光子器件进行了研究。利用多种光脉冲交织复用方式,实现了脉冲重复率的提升,可用于对微波信号的高速光采样。首先,论文介绍了延迟线芯片的基本概念和参数指标,并讨论了其具体结构和实现方案。从延迟调节范围、调节精度、传输损耗、功耗和芯片尺寸等角度出发,阐明了延迟线的结构特征,为下文各种脉冲交织器的实现提供理论依据。接着,论文从脉冲复用方式入手,分别研究了波分复用（WDM）和模分复用（MDM）的几个关键器件,并介绍了各种器件结构的工作原理和设计方案。对于MDM器件,本文分析了波导中支持的多种模式,并对波导耦合生成的高阶模式进行了仿真分析。本文还对波长-模式交织器所用到的分立器件和整个系统进行了仿真,证明了波长-模式交织方案的可行性。接着,为了实现脉冲的时分复用,本文提出了一种连续可调的延迟线,该延迟线结合了环形谐振器和马赫-增德尔干涉仪（MZI）开关阵列。开关阵列提供大范围数字式延迟调节,而微环则提供小范围延迟微调。开关采用MZI级联结构,提高了开关消光比。延迟线芯片在60 nm厚的硅波导平台上实现,平均波导损耗为0.35 d B/cm。最大延迟调节范围为1.28 ns,片上插入损耗为12.4 d B,包括由测试端口引起的损耗。在不同延迟时间下,30 Gbps开关键控（OOK）信号通过延迟线芯片传输具有较高的信号保真度。该光学延迟线芯片具有可重构性,可以用于调整脉冲序列。光脉冲多路复用基于延迟线芯片实现,开关被设置为均匀分光比。这样的光时分复用（OTDM）方案可用于产生高重复率脉冲串,可应用于光学采样。调整开关分光比和可调光衰减器（VOA）的衰减值提供不同的脉冲幅度时,可实现准任意波形生成（QAWG）。基于延迟线芯片实现OTDM和QAWG,证明了该芯片的灵活性和可重构性,能作为可编程光信号处理器使用。本文还对如何进一步提升延迟线芯片性能进行了讨论。随后,本文提出并实现了一个基于硅光集成平台的8通道波长-模式光脉冲交织器。波长和模式复用技术相结合,可以提高脉冲的重复率,而同时又不会增加单维度复用的复杂性。交织器使用级联MZI结构作为波分复用（解复用）器,将非对称定向耦合器用作模式复用（解复用）器,并将各种长度的硅波导用作延迟线。论文对交织器各个分立器件参数（如波导损耗、延迟误差和通道带宽等）对交织脉冲的损耗、延迟间隔、峰值能量、脉冲宽度和串扰等一系列指标影响进行了研究,为交织器的实现奠定了基础。实验验证了脉冲序列具有125 ps的时间间隔,延迟误差为3.2%。然后,本文在波长-模式交织器的基础上,将脉冲幅度调节和高速采样功能纳入,构成了一个硅光集成的光学采样系统。高重复率光学采样脉冲是通过将低重复率输入光脉冲与WDM和MDM相结合而获得的。WDM脉冲交织器由具有线性差分延迟的反馈型阵列波导光栅（AWG）构成。它可以实现自动波长对准,且结构紧凑、色散大、损耗低。交织脉冲的幅度可以通过反馈波导中的衰减器进行调节。多模波导中的两个高阶模用来进一步提高脉冲重复率。光学采样脉冲被多模MZI调制器调制,调制器两臂集成了“L型”PN结,提高了调制效率。采样后的脉冲由模式和波长解复用器分开,后端再做并行处理。多模调制器可以实现30 Gb/s OOK调制。多波长脉冲使用由双环耦合马赫-增德尔干涉仪（DR-MZI）构成的WDM滤波器分离,该结构具有较高的消光比。模分复用脉冲交织和分离是由非对称定向耦合器构成的模式复用（解复用）器完成。由于同时使用了波长和模式复用技术,因此脉冲重复率可以大幅提高。在实现的集成芯片中,脉冲重复率提高了8倍,这受限于后端WDM滤波器的数量。所有功能模块,包括高速调制器、偏振分束器、旋转器、延迟线以及WDM和MDM器件,都集成到了单个硅光集成芯片中,充分利用了硅光的集成能力。高速采样芯片的成功研制为在单片上实现模数转换提供了基础。论文最后对研究课题做出了总结,针对硅基脉冲交织器提出了未来研究工作展望。
张戌艳[10]（2021）在《光学模数转换器关键技术研究》文中研究说明宽带、高速、高精度模数转换器（Analog-to-Digital Convertor,ADC）在超宽带雷达系统、电子对抗、无线通信和宽带信号实时探测等领域有着极其重要的应用。传统电子ADC的采样速率已有较大的提升,但受集成材料特性的限制,其模拟带宽和时间抖动的性能都接近局限。光学ADC利用光学技术在超高速、超宽带、超低时间抖动方面的优势,有望同时实现高采样速率、大模拟带宽和高量化精度。本文围绕光学ADC存在的关键技术问题开展了理论和实验研究,并将光学ADC扩展应用于微波光子频率测量。主要研究内容如下:（1）针对如何有效提升光采样速率、增大模拟带宽,研究了一种基于无腔光源和光学下变频采样的光学ADC。利用强度调制器级联相位调制器和单模光纤的无谐振腔型结构产生时间抖动低、重复频率高且灵活可调的近似无啁啾超短光脉冲,并对输入宽带模拟信号进行光学下变频采样,随后利用低速电子ADC进行量化和编码。通过数值仿真和实验验证本方案的可行性,产生重复频率为3GHz的近似无啁啾超短光脉冲,并对40GHz微波信号进行光学模数转换。此外,将基于无腔光源的光学ADC应用于宽带高精度微波频率测量。三个重频和中心波长均不相同的无腔光源通过波分复用结构合成一路对待测微波信号进行下变频采样,将数字化获得的三组相互独立的中频信号进行频率恢复计算,最终实现宽带微波信号频率的高精度测量,并完成了实验验证。通过利用采样速率分别为2.99GS/s、3.07GS/s和3.10GS/s的三个光学ADC实现频率范围40GHz的无盲区测量,且测频误差、频谱分辨率分别达到±5k Hz和10k Hz。（2）针对如何有效增大光采样速率并避免光学采样和电学量化之间速率失配的关键问题,研究了一种基于无腔光源和并行多路时分交织电学量化技术的光学ADC。无腔光源输出的高重频、低时间抖动超短光脉冲先对宽带模拟信号进行下变频采样,再通过基于高速电光开关的时分解复用技术进行降速预处理,降速后的每一路光脉冲依次通过光电转换、抗混叠滤波以及低速电子ADC数字化获得下变频信号,最后在数字域内将多路并行信号时间交织拼接。对本方案进行数值仿真以及实验验证。实验中,无腔光源产生重频为8GHz、脉宽为5.7ps的超短光脉冲,并对40GHz模拟信号进行光学下变频采样,随后通过高速电光开关时分解复用为两路速率为4GS/s的光脉冲,最后经过量化编码、时间交织拼接后有效位数超过5.6bits。（3）为了充分发挥光学采样的优势,同时克服电学量化的速率限制,提出了两种基于孤子自频移和啁啾补偿的超快全光量化方案。借助反射环路,提出一种高精度全光量化方案,通过双向利用n段单模光纤和n段高非线性光纤,实现了单级孤子自频移以及（2n-1）级基于正负啁啾补偿的梳状光谱压缩。相比传统单向结构,本方案在简化系统结构的同时,大大提高了光谱压缩比和量化精度。该方案还进行了数值仿真和实验验证,证实了n=2的可行性。实验结果表明,在自频移范围1580.0-1672.2nm内,本方案实现了三级光谱压缩并获得6.2bits量化精度,比传统单向结构的高1.2bits。在此基础上,提出了一种基于Sagnac环的低基座全光量化方案,利用单模光纤以及一个由耦合比不为1的光耦合器和高非线性光纤构成的Sagnac环,依次通过反常群速度色散（Group-Velocity Dispersion,GVD）效应和功率相关滤波效应,窄化了单级梳状光谱压缩输出的脉冲光谱,同时避免因啁啾补偿不完整而产生的基座,提高系统量化精度和后续编码准确性。（4）针对基于啁啾补偿的光谱压缩方案中光纤组合固定且体积大的问题,提出了一种基于孤子自频移和时间相关滤波的超快全光量化方案。利用色散光纤的群速度色散效应将自频移后光脉冲的波长信息映射到时域,再利用非线性偏振旋转（Nonlinear Polarization Rotation,NPR）等效可饱和吸收体的功率相关滤波效应,使功率较低的脉冲前后沿（对应长、短波长成分）被大部分滤除、功率较高的脉冲中心（对应中心波长成分）近乎无损输出,实现时间相关滤波效果,窄化了自频移后脉冲光谱,从而提高系统量化精度。本方案还进行了数值仿真和实验验证。仿真结果表明本方案对色散光纤长度和色散符号均具有较强包容性,且在输入脉冲峰值功率或偏振控制器偏振状态变化的情况下仍能获得稳定光谱压缩效果。实验中,在100nm自频移范围内,压缩后光谱平均宽度约1.65nm,量化精度达到5.95bits,对比相同光纤结构的传统光谱压缩方案,量化精度提高了1.13bits。
二、利用级联光纤通道传输保护信号的实验及分析（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：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（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。
三、利用级联光纤通道传输保护信号的实验及分析（论文提纲范文）
（1）面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 硅基集成光子学概述 |
| 1.2 光互联中的多维复用 |
| 1.2.1 波分复用技术概述 |
| 1.2.2 偏振复用技术概述 |
| 1.2.3 模式复用技术概述 |
| 1.2.4 空间多维光通信技术概述 |
| 1.3 硅基亚波长结构集成光子器件的产生与发展 |
| 1.4 本文内容和创新点 |
| 2 硅基纳米波导与硅基亚波长结构的特性分析与数值仿真方法 |
| 2.1 硅基纳米波导的特性分析 |
| 2.1.1 基于有限差分频域方法的模式特性分析 |
| 2.1.2 基于有限差分时域方法的传输特性分析 |
| 2.2 硅基亚波长结构的特性分析 |
| 2.2.1 基于等效介质理论的折射率特性分析 |
| 2.2.2 基于平面波展开方法的能带特性分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 硅基集成光子器件的制作与测试 |
| 3.1 硅基集成光子器件的制作流程 |
| 3.2 基于光栅耦合器的垂直耦合测试系统 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于各向异性调控与色散调控的硅基偏振维度相关器件 |
| 4.1 基于亚波长光栅异质结的超宽带硅基偏振分束器 |
| 4.1.1 超宽带硅基偏振分束器设计 |
| 4.1.2 器件制作与性能测试 |
| 4.1.3 各类硅基偏振分束器的性能对比 |
| 4.2 基于亚波长光栅/弯曲波导混合结构的超宽带硅基起偏器 |
| 4.2.1 超宽带硅基起偏器设计 |
| 4.2.2 器件制作与性能测试 |
| 4.2.3 各类硅基起偏器的性能对比 |
| 4.3 基于亚波长光栅/缺角波导混合结构的超宽带硅基偏振旋转器 |
| 4.3.1 超宽带硅基偏振旋转器设计 |
| 4.3.2 各类硅基偏振旋转器的性能对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于等效介质折射率调控的硅基模式维度相关器件 |
| 5.1 基于浙变折射率模式转换器的硅基多模波导弯曲结构 |
| 5.1.1 多模弯曲传输中的模间串扰问题 |
| 5.1.2 硅基多模波导弯曲结构设计 |
| 5.1.3 低串扰弯曲结构连接的4通道模式复用系统测试 |
| 5.1.4 各类硅基多模波导弯曲结构的性能对比 |
| 5.2 基于Maxwell鱼眼透镜的硅基多模波导交叉结构 |
| 5.2.1 多模交叉传输中的模式相关损耗问题 |
| 5.2.2 硅基多模波导交叉结构设计 |
| 5.2.3 低损耗交叉结构连接的2通道模式复用系统测试 |
| 5.2.4 各类硅基多模波导交叉结构的性能对比 |
| 5.3 基于等效介质薄膜分束镜的硅基多模波导功分器 |
| 5.3.1 多模分束传输中的模间串扰问题 |
| 5.3.2 硅基多模波导功分器设计 |
| 5.3.3 各类硅基多模波导功分器的性能对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于连续区束缚态的硅基超光栅 |
| 6.1 连续区束缚态简介 |
| 6.2 面向波长维度调控的硅基超光栅滤波器 |
| 6.2.1 硅基超光栅滤波器设计 |
| 6.2.2 器件制作与性能测试 |
| 6.2.3 各类硅基光学滤波器的性能对比 |
| 6.3 面向空间多维光通信的硅基超光栅光学天线 |
| 6.3.1 硅基超光栅光学天线设计 |
| 6.3.2 器件制作与性能测试 |
| 6.3.3 各类硅基光栅天线的性能对比 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 作者在学期间取得的科研成果 |
（2）高质量的光频梳产生及其在频率测量中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 微波光子学 |
| 1.1.2 多载波通信技术 |
| 1.2 光学频率梳产生技术的研究现状 |
| 1.2.1 锁模激光器法 |
| 1.2.2 循环频移器法 |
| 1.2.3 光纤非线性效应法 |
| 1.2.4 外调制器法 |
| 1.3 微波频率测量技术的研究概况 |
| 1.4 本论文内容及结构安排 |
| 第二章 基于外调制器产生光频梳的理论知识 |
| 2.1 常用的外调制器 |
| 2.1.1 马赫-曾德尔调制器 |
| 2.1.2 双平行马赫-曾德尔调制器 |
| 2.1.3 电吸收调制器 |
| 2.1.4 频率调制器 |
| 2.2 其他常用器件 |
| 2.2.1 光源 |
| 2.2.2 法布里-珀罗滤波器 |
| 2.3 光学频率梳 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于DPMZM级联IM产生可重构的光学频率梳 |
| 3.1 方案原理 |
| 3.2 理论分析与推导 |
| 3.3 仿真结果与讨论 |
| 3.3.1 仿真结果与分析 |
| 3.3.2 OFC的性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于光学频率梳的瞬时微波多频率测量技术的研究 |
| 4.1 基于IM级联EAM的光学频率梳生成方案 |
| 4.1.1 方案原理 |
| 4.1.2 理论分析与推导 |
| 4.1.3 仿真结果与分析 |
| 4.2 基于光学频率梳的瞬时微波多频率测量方案 |
| 4.2.1 方案原理 |
| 4.2.2 仿真结果与分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（3）高斯掺杂四线偏振模光纤放大器的优化设计与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 引言 |
| §1.1.1 光纤通信的发展 |
| §1.1.2 单模光纤通信容量面临的危机 |
| §1.1.3 空分复用的应用空间 |
| §1.2 研究背景与意义 |
| §1.3 国内外研究现状 |
| §1.4 本文的主要贡献与创新 |
| §1.5 研究内容 |
| 第二章 少模光纤模式理论 |
| §2.1 光纤的分类 |
| §2.2 光纤模式理论 |
| §2.2.1 光的波动方程 |
| §2.2.2 标量模式 |
| §2.3 本章小结 |
| 第三章 EDFA原理与单段均匀掺杂4LP-EDFA的性能分析 |
| §3.1 EDFA基本结构和作用原理 |
| §3.1.1 EDFA基本结构 |
| §3.1.2 EDFA作用原理 |
| §3.2 少模掺铒光纤放大器模型 |
| §3.2.1 粒子数方程 |
| §3.2.2 光功率传输方程 |
| §3.3 数值孔径的计算 |
| §3.4 EDFA的性能评价参数 |
| §3.4.1 EDFA的增益特性 |
| §3.4.2 EDFA的噪声特性 |
| §3.5 单段均匀掺杂的4LP-EDFA性能分析 |
| §3.5.1 龙格库塔法求解放大器模型 |
| §3.5.2 光纤长度对单段均匀掺杂4LP-EDFA性能的影响 |
| §3.5.3 泵浦功率对单段均匀掺杂4LP-EDFA性能的影响 |
| §3.5.4 信号光功率对单段均匀掺杂4LP-EDFA性能的影响 |
| §3.5.5 铒离子掺杂浓度对单段均匀掺杂4LP-EDFA性能的影响 |
| §3.5.6 信号光波长对单段均匀掺杂4LP-EDFA性能的影响 |
| §3.6 本章小结 |
| 第四章 高斯掺杂的级联4LP-EDFA的优化设计与特性分析 |
| §4.1 结构的确定 |
| §4.2 基本参数的确定 |
| §4.3 遗传算法原理 |
| §4.3.1 选择算子 |
| §4.3.2 交叉算子 |
| §4.3.3 变异算子 |
| §4.3.4 遗传算法的自适应交叉概率P_c和变异概率P_m |
| §4.4 遗传算法优化参数设计 |
| §4.5 结果分析及讨论 |
| §4.5.1 光纤长度对级联4LP-EDFA性能的影响 |
| §4.5.2 高斯掺杂中心位置对级联4LP-EDFA性能的影响 |
| §4.5.3 高斯掺杂1/e半宽度对级联4LP-EDFA性能的影响 |
| §4.5.4 泵浦光功率对级联4LP-EDFA性能的影响 |
| §4.5.5 信号光功率对级联4LP-EDFA性能的影响 |
| §4.5.6 信号光波长对级联4LP-EDFA性能的影响 |
| §4.5.7 铒离子最大浓度对级联4LP-EDFA性能的影响 |
| §4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| §5.1 本文工作总结 |
| §5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（4）柔性直流输电网中高精度光纤光栅温度传感技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 柔性直流输电网中换流阀温度监测与故障诊断 |
| 1.2.2 传感系统中光学梳状滤波器 |
| 1.2.3 数学理论与算法的相关研究 |
| 1.3 论文的主要工作内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 光学梳状滤波器的双差值函数模型方法 |
| 2.1 马赫曾德尔干涉仪梳状滤波器理论 |
| 2.1.1 耦合模传输方程 |
| 2.1.2 光纤梳状滤波器工作原理 |
| 2.1.3 光学梳状滤波器实现方法 |
| 2.2 光学梳状滤波器输出波形 |
| 2.2.1 梳状波形傅里叶分析 |
| 2.2.2 性能参量与技术指标 |
| 2.3 光学梳状滤波器的双差值函数模型 |
| 2.3.1 双差值函数的构造原理 |
| 2.3.2 双差值函数的几何意义 |
| 2.3.3 双差值函数的收敛性证明 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 均匀设计理论求解光学梳状滤波器参数方案 |
| 3.1 基于均匀设计求解光学梳状滤波器最佳参数的方法 |
| 3.1.1 均匀设计简介与优点 |
| 3.1.2 均匀设计表的构造与实现 |
| 3.2 均匀设计求解光梳滤波器参数算法 |
| 3.2.1 均匀设计算法求解步骤 |
| 3.2.2 均匀设计优化滤波器算例 |
| 3.3 算法性能分析 |
| 3.4 梳状滤波器波分复用解调方案 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 适用于柔直换流阀温度测量的传感器设计方案 |
| 4.1 光纤光栅传感原理 |
| 4.2 传感器温度标定 |
| 4.3 适用于换流阀温度测量的传感器设计 |
| 4.3.1 IGBT热设计和温度参数 |
| 4.3.2 散热器温度仿真与工程校验 |
| 4.3.3 温度传感器的封装方案 |
| 4.3.4 封装后模块性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 在线测温系统的硬、软件实现方案和数据分析 |
| 5.1 在线测温解调仪方案 |
| 5.1.1 软件设计 |
| 5.1.2 硬件设计 |
| 5.1.3 样机研制 |
| 5.2 远程在线换流阀测温系统 |
| 5.2.1 系统测试与运行 |
| 5.2.2 温度监测结果与数据分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（5）HIAF同步定时系统原型设计及验证（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 HIAF简介 |
| 1.1.2 论文课题的提出及其创新性 |
| 1.2 课题研究现状 |
| 1.2.1 上海光源定时系统 |
| 1.2.2 中微子实验时钟系统 |
| 1.2.3 LHASSO时钟系统 |
| 1.2.4 大型强子对撞机的定时系统 |
| 1.2.5 小结 |
| 1.3 论文研究内容与组织结构 |
| 第2章 时间同步方法和协议 |
| 2.1 时钟与时间 |
| 2.1.1 术语 |
| 2.1.2 时钟信号 |
| 2.1.3 时间戳数字表示 |
| 2.2 网络时间协议 |
| 2.3 卫星授时系统 |
| 2.4 精密时钟同步协议标准 |
| 2.4.1 IEEE1588 时钟模型 |
| 2.4.2 IEEE1588 同步链路模型 |
| 2.5 White Rabbit协议 |
| 2.5.1 White Rabbit协议原理 |
| 2.5.2 White Rabbit同步链路模型 |
| 2.5.3 White Rabbit链路参数标定 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 HIAF同步定时系统原型设计 |
| 3.1 粒子加速器运行机理 |
| 3.2 HIAF同步定时系统需求分析 |
| 3.3 HIAF同步定时系统整体结构及原型设计 |
| 3.3.1 整体框架 |
| 3.3.2 时钟主结点设计 |
| 3.3.3 数据主结点功能设计 |
| 3.3.4 定时信息设计 |
| 3.3.5 同步定时网络设计 |
| 3.4 数据传输可靠性及流量计算 |
| 3.4.1 控制信息传输可靠性 |
| 3.4.2 同步定时网络数据流量计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 终端节点原型设计 |
| 4.1 终端节点功能概述 |
| 4.2 终端节点硬件设计 |
| 4.2.1 对外接口设计 |
| 4.2.2 主控单元设计与关键器件选型 |
| 4.3 终端节点功能设计 |
| 4.3.1 同步与数据传输设计 |
| 4.3.2 数据处理单元设计 |
| 4.3.3 事件动作转换单元设计 |
| 4.3.4 延时单元及TDC设计 |
| 4.3.5 对外输出单元设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 HIAF同步定时系统原型验证 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 同步网络搭建及同步性校准 |
| 5.3 数据主节点功能验证 |
| 5.4 终端节点功能验证 |
| 5.5.1 同步性测试 |
| 5.5.2 事件动作转换测试 |
| 5.5.3 延时及TDC测试 |
| 5.5.4 输出模式测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 后续工作及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）基于光频梳的奈奎斯特脉冲产生及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 奈奎斯特脉冲产生研究进展 |
| 1.3 奈奎斯特脉冲激光通信发展趋势 |
| 1.4 论文的具体章节安排 |
| 第2章 基于光频梳的奈奎斯特脉冲产生原理及关键器件 |
| 2.1 基于光频梳的奈奎斯特脉冲产生原理 |
| 2.2 电光调制器 |
| 2.2.1 相位调制器 |
| 2.2.2 马赫曾德尔调制器 |
| 2.2.3 双平行马赫曾德尔调制器 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 基于光频梳的奈奎斯特脉冲产生方法研究 |
| 3.1 基于级联马赫曾德尔调制器的奈奎斯特脉冲产生 |
| 3.1.1 级联马赫曾德尔调制器的奈奎斯特脉冲产生原理 |
| 3.1.2 级联马赫曾德尔调制器产生奈奎斯特脉冲 |
| 3.2 基于双平行马赫曾德尔调制器的奈奎斯特脉冲产生 |
| 3.2.1 基于双平行马赫曾德尔调制器的奈奎斯特脉冲产生原理 |
| 3.2.2 基于双平行马赫曾德尔调制器产生奈奎斯特脉冲 |
| 3.3 级联双平行马赫曾德尔调制器和相位调制器的奈奎斯特脉冲产生 |
| 3.3.1 级联双平行马赫曾德尔调制器和相位调制器的奈奎斯特脉冲产生原理 |
| 3.3.2 级联双平行马赫曾德尔调制器和相位调制器产生奈奎斯特脉冲 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于光频梳的奈奎斯特脉冲激光载波产生及优化 |
| 4.1 基于光频梳的奈奎斯特脉冲激光载波关键指标 |
| 4.1.1 相位噪声 |
| 4.1.2 眼图 |
| 4.1.3 滚降因子 |
| 4.2 基于光频梳的奈奎斯特脉冲激光载波信噪比优化 |
| 4.2.1 基于马赫曾德尔调制器的奈奎斯特脉冲激光载波结构设计 |
| 4.2.2 高信噪比奈奎斯特脉冲激光载波产生 |
| 4.3 基于光频梳的奈奎斯特脉冲激光载波频域特性研究 |
| 4.3.1 级联马赫曾德尔调制器的Nyquist脉冲激光载波结构设计 |
| 4.3.2 低滚降因子奈奎斯特脉冲激光载波产生 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于光频梳的奈奎斯特-波分复用通信研究 |
| 5.1 波分复用光源 |
| 5.1.1 锁模脉冲激光器 |
| 5.1.2 基于微谐振腔的克尔频率梳 |
| 5.1.3 基于电光调制的电光频率梳 |
| 5.2 基于电光频率梳的奈奎斯特-波分复用信道 |
| 5.3 基于电光频率梳的奈奎斯特-波分复用传输特性研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结及创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士研究生期间取得的成果 |
| 致谢 |
（7）光电振荡器和光载无线技术的应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 OEO及其研究进展 |
| 1.2.1 OEO在信号生成和处理中方面的研究进展 |
| 1.2.2 OEO在传感中的研究进展 |
| 1.3 RoF技术及其研究进展 |
| 1.3.1 光子辅助的微波信号生成技术 |
| 1.3.2 RoF技术与光接入网的融合 |
| 1.4 论文的主要工作和章节安排 |
| 2 OEO建模与性能分析 |
| 2.1 OEO起振理论 |
| 2.2 OEO建模与分析 |
| 2.2.1 几种常见的OEO理论模型 |
| 2.2.2 基于非线性时变模型的OEO建模 |
| 2.2.3 仿真结果及性能分析 |
| 2.3 小结 |
| 3 OEO在时钟恢复、解复用和色散监测中的应用 |
| 3.1 OEO在时钟恢复、解复用中的应用 |
| 3.1.1 引言 |
| 3.1.2 OEO的注入锁定特性 |
| 3.1.3 实验系统的结构和原理 |
| 3.1.4 对脉冲信号时钟恢复和解复用的实验结果和分析 |
| 3.1.5 对不归零码信号的时钟恢复和码型变换的实验结果和分析 |
| 3.1.6 小结 |
| 3.2 OEO在光纤色散监测中的应用 |
| 3.2.1 引言 |
| 3.2.2 微波光子滤波器 |
| 3.2.3 实验系统的结构和原理 |
| 3.2.4 实验结果和分析 |
| 3.2.5 小结 |
| 4 OEO在快响应、高分辨距离传感和曲率传感中的应用 |
| 4.1 OEO在快响应、高分辨距离传感中的应用 |
| 4.1.1 引言 |
| 4.1.2 准直透镜耦合损耗的计算 |
| 4.1.3 实验系统的结构和原理 |
| 4.1.4 实验结果和分析 |
| 4.1.5 小结 |
| 4.2 OEO在快响应、高分辨曲率和温度传感中的应用 |
| 4.2.1 引言 |
| 4.2.2 实验结构和原理 |
| 4.2.3 实验结果和讨论 |
| 4.2.4 小结 |
| 5 RoF技术在信号生成和接入网中的应用 |
| 5.1 基于光子辅助的 CPS-DSB调制的 FSK信号生成 |
| 5.1.1 引言 |
| 5.1.2 实验原理 |
| 5.1.3 实验结果和讨论 |
| 5.1.4 小结 |
| 5.2 高速MMW5G-FWA技术 |
| 5.2.1 引言 |
| 5.2.2 实验原理 |
| 5.2.3 实验结果和分析 |
| 5.2.4 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文主要的研究成果 |
| 6.2 存在不足与下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 缩略词 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）光子毫米波/太赫兹波通信理论与关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光子毫米波/太赫兹波生成与RoF传输 |
| 1.2.2 毫米波/太赫兹的波束追踪及定位 |
| 1.3 论文的课题来源和创新点 |
| 1.4 论文的主要研究内容和结构安排 |
| 第二章 光载无线系统的理论研究和关键技术介绍 |
| 2.1 光子毫米波/太赫兹波通信系统 |
| 2.1.1 毫米波/太赫兹波生成技术 |
| 2.1.2 毫米波/太赫兹波接收技术 |
| 2.2 信号调制方式 |
| 2.2.1 调制解调技术及相关器件 |
| 2.2.2 数字信号处理技术 |
| 2.3 毫米波/太赫兹信号的波束赋形与追踪定位 |
| 2.3.1 自适应高频天线波束赋形技术 |
| 2.3.2 基于机器学习的精密室内定位技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于电吸收调制激光器的平坦化光频梳源毫米波系统 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于EML和相位调制器级联生成光频梳的原理分析 |
| 3.2.1 平顶化脉冲串的产生原理 |
| 3.2.2 基于电吸收效应的强度调制器 |
| 3.2.3 基于EML和相位调制器级联的光频梳生成结构 |
| 3.3 基于EML和相位调制器生成最佳工作范围的仿真分析 |
| 3.4 平坦化光频梳源生成系统搭建和实验结果 |
| 3.4.1 实验装置 |
| 3.4.2 实验结果讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 D波段矢量毫米波生成技术及在RoF系统中的传输与探测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于强度调制器的D波段SSB矢量毫米波的生成系统 |
| 4.2.1 基于单驱动MZM产生光频梳原理 |
| 4.2.2 基于推挽MZM实现单边带调制技术 |
| 4.2.3 系统方案与实验装置 |
| 4.2.4 实验结果分析 |
| 4.3 基于I/Q调制器的D波段SSB矢量毫米波的生成系统 |
| 4.3.1 光载波抑制的原理分析与仿真 |
| 4.3.2 基于I/Q调制器实现单边带调制技术 |
| 4.3.3 系统方案与实验架构 |
| 4.3.4 实验结果分析与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于强度调制器的自适应N~2-QAMW波段矢量毫米波生成技术 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于单个强度调制器实现光子倍频信号产生方案 |
| 5.3 N~2-QAM调制格式生成原理 |
| 5.3.1 N~2-QAM格式的生成条件 |
| 5.3.2 N~2-QAM实现的公式推导 |
| 5.4 N~2-QAMW波段矢量倍频毫米波生成的实验装置 |
| 5.5 实验结果分析与讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 毫米波与太赫兹波的全波段发射与波束追踪定位 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于光混频器的毫米波与太赫兹波全波段无线发射机 |
| 6.2.1 全波段无线电波波发射机实验装置 |
| 6.2.2 实验结果讨论 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 图目录 |
| 附录一 缩略语列表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（9）基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 硅基集成光电子器件 |
| 1.2 集成光延迟芯片 |
| 1.2.1 集成光延迟芯片的背景与应用 |
| 1.2.2 集成光延迟芯片的实施方法 |
| 1.2.3 集成光延迟芯片的研究现状 |
| 1.3 时间交替高重频脉冲生成器 |
| 1.3.1 高频脉冲的应用 |
| 1.3.2 时间交织高重频脉冲生成器的研究现状 |
| 1.3.3 时间交织高重频脉冲生成器的面临问题 |
| 1.4 本论文结构安排及主要内容 |
| 第二章 基于延迟线结构的硅基波长-模式脉冲交织核心元件设计 |
| 2.1 硅基光延迟线 |
| 2.1.1 硅基光波导 |
| 2.1.2 移相器和可调衰减器的设计 |
| 2.1.3 光延迟芯片架构设计 |
| 2.1.4 光延迟芯片分析与讨论 |
| 2.2 波长与模式复用器件 |
| 2.2.1 波分复用器件 |
| 2.2.2 模分复用器件 |
| 2.3 基于延迟线的脉冲波长-模式复用器模型与仿真 |
| 2.3.1 脉冲复用分立模型的仿真 |
| 2.3.2 脉冲复用整体模型的仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 大范围连续可调超薄硅波导光延迟线 |
| 3.1 延迟线的设计 |
| 3.2 实验验证 |
| 3.2.1 单级和双级MZI开关的比较 |
| 3.2.2 光延迟特性 |
| 3.2.3 OTDM和 QAWG实验 |
| 3.3 进一步提升光延迟芯片性能的讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 硅基波长-模式脉冲交织器 |
| 4.1 波长-模式脉冲交织器 |
| 4.1.1 脉冲交织器的设计 |
| 4.1.2 不同参数对脉冲交织模型的影响 |
| 4.2 实验验证 |
| 4.2.1 波长脉冲交织器 |
| 4.2.2 波长-模式脉冲交织器 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 硅基波长-模式脉冲交织高速光采样 |
| 5.1 波长-模式脉冲交织光学采样架构 |
| 5.1.1 整体架构 |
| 5.1.2 核心组件的设计 |
| 5.2 实验验证 |
| 5.2.1 波分脉冲交织器 |
| 5.2.2 WDM带通滤波器组 |
| 5.2.3 多模EO调制器 |
| 5.3 总体性能评估 |
| 5.4 脉冲交织器的应用前景讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录一 符号与标记 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
（10）光学模数转换器关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光学模数转换器研究意义和现状 |
| 1.2.1 光学辅助型模数转换器 |
| 1.2.2 光采样电量化模数转换器 |
| 1.2.3 全光模数转换器 |
| 1.3 本论文的创新点和章节安排 |
| 第二章 光学模数转换理论基础 |
| 2.1 光采样电量化模数转换基本原理 |
| 2.1.1 光采样电量化模数转换的工作原理 |
| 2.1.2 光采样电量化模数转换的性能参数 |
| 2.2 全光模数转换基本原理 |
| 2.2.1 基于孤子自频移的超快全光量化工作原理 |
| 2.2.2 广义非线性薛定谔方程以及分步傅里叶算法 |
| 2.2.3 基于孤子自频移的超快全光量化性能参数 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于无腔光源的光采样模数转换技术研究 |
| 3.1 基于无腔光源的光采样电量化模数转换技术 |
| 3.1.1 技术方案及工作原理 |
| 3.1.2 仿真结果及分析 |
| 3.1.3 实验结果及分析 |
| 3.2 基于光采样电量化模数转换器的微波测频技术 |
| 3.2.1 技术方案及工作原理 |
| 3.2.2 实验结果及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于并行多路时分交织的高速光采样模数转换技术研究 |
| 4.1 技术方案及工作原理 |
| 4.1.1 近似无啁啾超短光脉冲的产生 |
| 4.1.2 并行多路时分交织的电学量化技术 |
| 4.1.3 多通道数据时域重组 |
| 4.2 仿真结果及分析 |
| 4.3 实验结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于孤子自频移和啁啾补偿的超快全光量化技术研究 |
| 5.1 基于啁啾补偿的脉冲压缩技术 |
| 5.1.1 技术方案及工作原理 |
| 5.1.2 仿真结果及分析 |
| 5.2 基于反射环路的高精度全光量化技术 |
| 5.2.1 技术方案及工作原理 |
| 5.2.2 仿真结果及分析 |
| 5.2.3 实验结果及分析 |
| 5.3 基于Sagnac环的低基座全光量化技术 |
| 5.3.1 技术方案及工作原理 |
| 5.3.2 仿真结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于孤子自频移和时间相关滤波的超快全光量化技术研究 |
| 6.1 技术方案及工作原理 |
| 6.2 仿真结果及分析 |
| 6.3 实验结果及分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
四、利用级联光纤通道传输保护信号的实验及分析（论文参考文献）
- [1]面向多维复用的硅基亚波长结构集成光子器件研究[D]. 许弘楠. 浙江大学, 2021(01)
- [2]高质量的光频梳产生及其在频率测量中的应用研究[D]. 刘晓丽. 内蒙古大学, 2021(12)
- [3]高斯掺杂四线偏振模光纤放大器的优化设计与分析[D]. 黄勇. 桂林电子科技大学, 2021(02)
- [4]柔性直流输电网中高精度光纤光栅温度传感技术研究[D]. 尤贺. 北京邮电大学, 2021(01)
- [5]HIAF同步定时系统原型设计及验证[D]. 葛良. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所), 2021(01)
- [6]基于光频梳的奈奎斯特脉冲产生及应用研究[D]. 董芳. 长春理工大学, 2021(02)
- [7]光电振荡器和光载无线技术的应用研究[D]. 唐宇. 北京交通大学, 2021(02)
- [8]光子毫米波/太赫兹波通信理论与关键技术研究[D]. 李依桐. 北京邮电大学, 2021(01)
- [9]基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究[D]. 王心怡. 上海交通大学, 2020(01)
- [10]光学模数转换器关键技术研究[D]. 张戌艳. 电子科技大学, 2021(01)