100Gbps DP-(D)QPSK超高速光信号非相干检测技术研究

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在目前的100Gbps光纤骨干网中,DP-(D)QPSK调制格式因其频谱利用率高、色散容限高、抗非线性效应能力强等特性成为主流调制格式。相应地,传统的数字相干接收技术也已发展成熟。但是随着对智能光网络监测和网络安全需求的不断增加,超高速光信号智能接入已经成为了一个新的亟待解决的问题。在此应用背景下,传统数字相干接收技术暴露出了以下几大问题:1.数字相干接收机结构复杂、成本高昂;2.数字相干接收机一般用于合作通信,对于信号的制式有一定要求,而在智能通信背景下的灵活性、通用性差。针对传统的数字相干检测技术在智能光通信场景下存在的局限性,本文提出使用非相干检测技术来实现对100Gbps速率等级的DP-(D)QPSK超高速光信号的智能接收。在实验室理想光纤信道传输条件下,不考虑光纤信道传输造成的各种损伤,本文对以下问题进行了研究:(1)传统意义上非相干检测技术是用来解调差分信号的,但是本文创新性地研究了利用非相干检测技术对差分和非差分信号进行共同解调的方法,提升了非合作通信背景下系统的灵活性。(2)研究了延迟线干涉仪的时延动态调整技术和高速口时钟数据恢复技术,利用数据比特流中帧同步码字出现的周期性来判断接收到的数据是否正确,保证了在数据速率未知的条件下,高速口参考时钟能够锁定至正确范围并且准确接收数据。(3)针对各个数据通道可能出现不同程度的延迟研究了数据通道对齐技术。通过判断帧同步码之间是否存在间隔的数据比特可判断数据通道是否对齐,从而消除不同数据通道间的比特错位,确保最终恢复出的数据的正确性。(4)分析设计了相应的非相干检测系统,通过使用延迟线干涉仪、平衡接收机、高性能FPGA等器件从而相对低成本地实现了对100Gbps速率等级的DP-(D)QPSK信号的智能接入。(5)对系统的电源、DLI动态调整、高速口、时钟扫频等子模块进行了初步的功能测试。
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