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通信系统中语音质量客观评测技术研究

通信系统中语音质量客观评测技术研究

作者：付俊电子科技大学

学位级别：硕士

现代通信技术和通信服务的快速发展促进了对通信系统性能优劣评测的发展,准确有效的语音质量评测技术是提高通信系统性能的关键技术。因而研究开发方便、灵活、可靠的语音质量客观评测系统极其重要。本文首先介绍了语音质量客观评测技... 详细信息

现代通信技术和通信服务的快速发展促进了对通信系统性能优劣评测的发展,准确有效的语音质量评测技术是提高通信系统性能的关键技术。因而研究开发方便、灵活、可靠的语音质量客观评测系统极其重要。本文首先介绍了语音质量客观评测技术的原理及各评测技术的研究现状,讨论了几种主要的客观评测方法的性能及评测指标,其中较详细的阐述了PESQ算法的原理和应用。在此基础上,提出了采用DSP模块的语音评测系统,并对其硬件和软件结构,尤其是其中的数据采集模块、客观评测模块、语音模块等各关键模块的结构进行了较详细的研究。这些研究表明基于DSP模块可实现语音质量客观评测系统。本文的主要工作和成果包括:本文首先对国内外语音质量评测技术的发展进行了梳理,包括PSQM算法、AD/MNB算法、PAQM算法、PEAQ算法等的发展及优缺点,以及语音质量评测技术的发展变化,根据目前通信系统中使用的语音压缩编解码算法,确定了对其中几种算法的语音质量评测,确立了本文研究的范围及内容。接着对研究内容所涉及的技术背景知识进行收集并分析,详细讨论了PESQ算法的实现。最后则根据前述研究内容,设计并实现了基于PESQ算法基础上的语音质量客观评测系统。本文的亮点在于:紧紧围绕通信系统中语音质量客观评测技术研究的题目,系统性地梳理了相关技术以及标准发展的情况,在综合分析了本企业语音通信及语音质量评测方面的薄弱环节,以客观评测技术PESQ算法为技术支撑,解决了企业目前语音评测方面的问题,使语音客观质量评测系统的应用能真正的应用在通信系统中。

关键词：语音质量客观评测 PESQ算法 DSP系统 TLV320AIC23B

基于锥形聚合物波导的热感应长周期光栅模式转换器研究

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基于锥形聚合物波导的热感应长周期光栅模式转换器研究

作者：吴波电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着各种“互联网+”技术,如电子商务,电子政务,在线医疗等得到迅速发展与广泛应用,人们对于光通信系统的带宽需求不断增加。然而目前基于波分复用(WDM)技术的单模光纤通信系统的传输容量正逐渐接近其理论极限。为了突破了这一... 详细信息

近年来,随着各种“互联网+”技术,如电子商务,电子政务,在线医疗等得到迅速发展与广泛应用,人们对于光通信系统的带宽需求不断增加。然而目前基于波分复用(WDM)技术的单模光纤通信系统的传输容量正逐渐接近其理论极限。为了突破了这一容量限制以更好地应对迅速增长的容量需求,基于少模光纤的模分复用技术应运而生。模分复用技术对每一个复用波长均引入多个模式作为独立信道,从而使得通信容量实现数倍增长(依赖于采用的模式数)。考虑到未来灵活的模分复用光通信系统应该如今天的波分复用系统一样具备路由与重构的功能,因此,作为模分复用系统中最重要的功能器件之一的模式转换器也应是宽带且可重构的。本论文即是针对这一应用需求,提出了一种基于锥形波导的热感应长周期光栅模式转换器。该转换器采用易于集成的平面光波导结构,并利用工艺制作简单、性价比高的聚合物光波导材料实现。所建议的模式转换器仅包括锥形聚合物波导和制作于其上的长周期光栅型电极加热器,结构简单,易于制作。其中,采用锥形波导可拓展器件的带宽,而采用电流加热感应的长周期光栅则可实现器件的重构功能。论文针对所建议的模式转换器的基本原理、参数设计、制作与测试展开研究,其主要工作如下:首先,介绍了当今光通信的发展现状,解释了模分复用技术以及模式转换器在模分复用系统中的重要作用,介绍了模式转换器的国内外的研究现状,探讨了宽带可重构的模式转换器的研究意义。其次,简介了本文所提出的基于锥形聚合物波导的热感应长周期光栅模式转换器在设计过程所涉及的理论知识,包括条形波导的分析方法,模式特征,以及长周期光栅的耦合模理论和聚合物材料的热光特性。随后,论文针对器件的结构参数进行了重点的设计研究,相关设计工作围绕器件带宽的拓展及可重构功能的实现展开,具体包括光波导、长周期光栅及电极等的结构参数设计。之后,再使用RSoft软件在各设计参数进行进一步模拟优化的基础上完成了器件设计。最后,论文针对器件的制作与测试进行了系统的研究。具体包括制作工艺流程设计、掩模版图案设计、器件的制作、测试分析及工艺优化等过程。最终所制作的模式转换器在整个C+L波段实现了大于90%(10 dB)的转换效率。对相关实验结果进行了分析讨论,提出了进一步的优化方案,在此基础上对研究工作进行了总结与展望。

关键词：模式转换器锥形波导长周期光栅宽带特性可重构性热光聚合物

基于马赫曾德尔干涉仪的铌酸锂电光模式转换器研究

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基于马赫曾德尔干涉仪的铌酸锂电光模式转换器研究

作者：张梦若电子科技大学

学位级别：硕士

随着移动互联网、多媒体等业务的迅猛发展,用户对传输带宽的需求也随之增长。而随着偏振态复用、正交频分复用等技术的应用,单模光纤为传输媒介的光纤通信系统的传输容量,已经非常接近其理论极限,无法继续满足日益增长的用户需求。因此... 详细信息

随着移动互联网、多媒体等业务的迅猛发展,用户对传输带宽的需求也随之增长。而随着偏振态复用、正交频分复用等技术的应用,单模光纤为传输媒介的光纤通信系统的传输容量,已经非常接近其理论极限,无法继续满足日益增长的用户需求。因此,开发空间维度进行空分复用,是进一步提高光纤通信系统传输容量的重要途径。以少模光纤为传输媒介的模分复用技术是空分复用技术中重要的技术方案之一,具有良好的应用前景。模式转换技术和模式复用技术,是实现模分复用光纤通信系统的关键技术,近年来,有大量的研究机构致力于这方面的研究,目前已经有多种方案被提出或验证。性能优良的模式转换器、模式复用器应该具有较低的插入损耗,较低的串扰,较大的工作波长范围,同时调谐特性、重构性等也是评价器件性能的重要指标。而未来的光网络将呈现更加智能化的特点,光器件作为光网络的基础,灵活的工作特性更符合未来光网络智能化的发展方向。本文以模式转换技术和模式复用技术的发展现状为基础,结合未来光网络的发展方向,致力于研究具有灵活工作特性的模式转换器和模式复用器,提出了基于铌酸锂马赫曾德尔干涉仪的电光模式转换器和铌酸锂非对称Y分支模式复用器。基于铌酸锂马赫曾德尔干涉仪的电光模式转换器,利用铌酸锂材料的电光效应来控制模式之间的转换,具有重构性,转换速度快,其工作波长可以通过改变驱动电压调谐,具有较大的工作带宽,驱动电压较小;基于铌酸锂非对称Y分支模式复用器,能够实现模式的转换和复用;将非对称Y分支模式复用器和马赫曾德尔干涉电光模式转换器级联,可以构成具有一定路由功能的电光模式开关。本文对所提出的器件,进行了仿真分析和实验制作,对器件的工作性能进行了测试。实验结果表明,制作的铌酸锂马赫曾德尔干涉仪电光模式转换器,可以实现少模光纤中LP01模式和LP11a模式之间的相互转换,模式隔离度可达到28 dB以上,具有良好电光调谐特性,通过控制驱动电压的大小来调谐模式转换器的工作波长,调谐灵敏度为67.9 nm/V,在温度为26℃的条件下,所需的驱动电压小于3 V,模式转换器的工作波长即可覆盖C+L波段;而制作的铌酸锂非对称Y分支模式复用器,能够实现少模光纤中LP01模式和LP11a模式的转换和复用,在C波段范围内,模式隔离度可达到10 dB-15 dB,通过进一步优化非对称Y分支模式复用器的设计参数,可以进一步提高模式隔离度。实验测量的结果和仿真结果能够较好得符合。综上,论文通过仿真和实验验证了所提出的模式转换器和模式复用器,在未来以少模光纤为传输媒介的模分复用光纤通信系统中,具有良好的应用价值。

关键词：空分复用少模光纤通信模式转换与复用铌酸锂光波导

应变辅助MZI型铌酸锂Interleaver

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应变辅助MZI型铌酸锂Interleaver

作者：郑燕琳电子科技大学

学位级别：硕士

可调谐光交错滤波器(Interleaver)在密集波分复用(DWDM)系统中具有重要的应用价值。就功能而言，它不但可以将一列波长间隔较小的光波信号分离成为两列波长间隔加倍的光波信号，从而及大地缓解了DWDM系统对滤波器的要求。而且其中心波... 详细信息

可调谐光交错滤波器(Interleaver)在密集波分复用(DWDM)系统中具有重要的应用价值。就功能而言，它不但可以将一列波长间隔较小的光波信号分离成为两列波长间隔加倍的光波信号，从而及大地缓解了DWDM系统对滤波器的要求。而且其中心波长可调谐的特性还可以用于波长选择开关。此外，就制作工艺而言，其可调谐特性也降低了在制作工艺上对中心波长对准的要求，降低了器件的制作成本。当前，光波导器件的调谐方式主要有热光调谐与电光调谐，考虑到热光调谐的速度较慢，因此在一些高速应用的情形，电光调谐是最佳的选择。显然，为了实现电光调谐，Interleaver需要采用具有较大电光系数的电光材料制作，这其中，铌酸锂(LiNbO)材料是最佳的选择。然而，当前两种主要的铌酸锂光波导的制作方式，即钛扩算与质子交换，所得到的光波导的折射率差均较小，因此基于这两种主要的光波导制作方式所设计的铌酸锂光波导Interleaver的尺寸将较大，十分不利于器件的工艺制作。为此，本文提出了一种利用热应力辅助的可调谐铌酸锂光波导Interleaver，由于在波导弯曲区域利用了热应力来提高波导芯与包层的折射率差，相应的光波导的弯曲半径可以减小，从而使得整个器件的尺寸得以减小，有利于器件的工艺实现。论文首先利用弹性力学的基本理论，通过有限元仿真软件ANSYS和理论分析这两种方法对应变辅助波导内的应变分布进行了求解，并对比两种方法所得到的结果。在此基础上，利用弹光效应基本原理分析了应变辅助波导的折射率分布。之后，在考虑到边缘应力对淀积温度和二氧化硅膜层厚度的敏感性，利用有限差分法分析了不同情况下波导E x pq模的有效折射率的变化。对比发现应变的引入，弯曲波导的有效折射率的改变可达7×10。最终，基于以上分析结果，设计了通道间隔为100GHz的应变辅助可调谐铌酸锂光波导Interleaver。并对所设计的应变辅助的铌酸锂Interleaver进行传输特性分析，讨论了器件中涉及的耦合器的耦合系数，两非对称臂的传输损耗差，非对称臂的折射率差，及调谐电压对器件输出谱的影响和器件的色散特性，从而证明了器件设计的可行性。最后，针对器件具体结构优化设计了应变辅助Interleaver的的非对称臂及器件的3dB耦合器。对比发现，引入应变后，器件的非对称臂长度能缩短为原来的1/2。在此基础之上设计制作了相应的光刻掩膜版，成功制作了热应力辅助的可调谐铌酸锂Interleaver，测试了器件的传输特性，可调谐特性以及温度特性，结果证明在相同的结构尺寸下，引入热应力的器件的隔离度可达20dB以上，远高于传统器件，这也就说明通过应变辅助的方式能够减小铌酸锂Interleaver的长度。另外测试了器件实现可调谐功能的可行性，测得每伏电压能引起0.2nm左右的波长偏移，并且当器件Ⅰ和Ⅱ的调谐电压分别为3.6V和5.4V，能实现两输出端口的输出转换。而对于器件的温度特性，测试出温度升高1°C，中心波长平均偏移0.092nm，这说明器件对温度较为敏感，因此通过调谐功能减少外界环境对器件输出性能的影响是十分必要的。

关键词：可调谐Interleaver 应变辅助铌酸锂波导有限差分法传输特性

基于SiON/聚合物混合集成的全内反射型热光开关

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基于SiON/聚合物混合集成的全内反射型热光开关

作者：张燕电子科技大学

学位级别：硕士

随着社会和个人对通信容量的需求越来越大，全光网络不断发展，对传送网的速度，容量，网络的保护与恢复，网络间的切换等的要求越来越高。光开关作为光交换系统中的重要器件，对网络的传输速度及切换有着重要影响，并且全内反射型光开... 详细信息

随着社会和个人对通信容量的需求越来越大，全光网络不断发展，对传送网的速度，容量，网络的保护与恢复，网络间的切换等的要求越来越高。光开关作为光交换系统中的重要器件，对网络的传输速度及切换有着重要影响，并且全内反射型光开关与机械式光开关相比，具有数字响应，体积小，结构紧凑等优势，因而，有希望成为满足光交换系统的光开关。近几十年，随着聚合物这种价格低廉，工艺简单，且具有比较大的热光效应等优点的材料被科学家们发现后，聚合物热光波导开关便得到了广泛的研究，但目前所报道的这类光开关，其开关功耗往往较高，无法满足商用要求。为此，本文提出了一种新颖的全内反射热光开关的设计方案，通过采用具有相反热光效应的氮氧化硅与聚合物材料混合集成，设计独特的开关结构来解决此问题。本文的研究内容主要包括三部分：首先，介绍了所要设计的新型的热光开关结构。开关的核心由两条交叉为X结型的光波导，交叉波导中心所开的狭缝以及狭缝上方的加热电极构成。依据菲涅尔原理，对波导内光波传输特性进行分析，得到X结型光开关的关键参数如下：单模光波导的尺寸为8.0μm×3.0μm，波导交叉角一半为78°，所开狭缝的宽度为3.0μm，电极长为40.0μm，宽为8.0μm，厚度为0.2μm时，全反射区域的热场分布较好。然后，对设计好的光开关的性能参数进行了理论分析。本文所设计的光开关，当加热电极功率约为2.3mW时，便可实现开关在TE，TM两种模式的光波入射时的串扰与消光比绝对值均大于36dB，并且得到在此种情况下的开关时间对TE，TM模式而言，分别约为1.1ms与1.4ms。最后，为了消除在狭缝处填充与波导包层相同材料的聚合物时对开关性能所带来的影响，提出了另一种方案，即在狭缝处填充与波导芯层折射率相同的聚合物材料，并且完成了该方案下光开关的设计，性能的分析，以及两种不同设计方案下光开关的对比。通过论文的研究发现，本文所提出的设计方案，能够在满足开关性能要求的情况下，解决热光开关电极加热功率过大的问题，并且开关设计分析过程简单，结构简单，无需进行额外的优化设计。

关键词：热光开关全内反射混合集成聚合物氮氧化硅

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热效应作用下微环克尔光频梳的仿真研究

热效应作用下微环克尔光频梳的仿真研究

作者：何明芳电子科技大学

学位级别：硕士

光频梳是一种具有梳状结构且能稳定存在的新型光谱,它即可作为许多精密测量的工具,又可作为多波长光源。与其它产生光频梳的方式相比较而言,基于微谐振腔的非线性克尔效应产生的克尔光频梳具有频域覆盖范围广、相干性高,且器件结构简单... 详细信息

光频梳是一种具有梳状结构且能稳定存在的新型光谱,它即可作为许多精密测量的工具,又可作为多波长光源。与其它产生光频梳的方式相比较而言,基于微谐振腔的非线性克尔效应产生的克尔光频梳具有频域覆盖范围广、相干性高,且器件结构简单易集成的优点。近年来,基于不同材料或结构的微腔产生克尔光频梳的实验已相继报道。与此同时,相关的理论研究也逐步发展起来,但目前在理论研究时大多忽视了热效应的影响,依然把强光泵浦下微腔内的模式当作冷腔模式扩展来处理,显然这并不符合实际情形。为进一步认识热效应对光频梳产生过程的影响,本文在***等人相关的热效应实验研究工作的基础上,进一步从理论上对这一过程进行了仿真研究。论文通过将热效应引起的相移引入LLE(Lugiato-Lefever Equation)方程,对方程进行修正,从而将热效应的影响反映在仿真分析中,并在此基础上对单泵浦与双泵浦两种情形下微环克尔光频梳的形成过程进行了仿真分析,研究了两种不同的对初失谐量的处理方式下腔内孤子和克尔光频梳的演变过程,并对比研究了单泵浦与双泵浦情形下光梳的平坦性。论文的主要内容和创新如下:1.在对泵浦光场作用下微腔中产生诸多非线性效应的深刻理解上,深入分析形成时域孤子和频域克尔光频梳的过程。通过对泵浦光场引起的腔内温度变化特性的定量研究,引入热效应作用产生的相移对原LLE模型进行修正和完善。2.利用热效应修正后的LLE模型,通过两种不同的对初失谐量的处理方式,即固定初失谐量和调节初失谐量,对单泵浦时腔内孤子和克尔光频梳的演变过程进行仿真模拟。从理论角度深入研究两种情况产生孤子和克尔光频梳的机理,分析结果存在差异的原因,从而对微腔产生克尔光频梳的过程进行了进一步深入的阐释。3.仿真研究热效应作用下双泵浦微环克尔光频梳的产生过程,分析说明了双泵浦在时域上的功率波动又可以作为调制不稳定的微扰发挥作用,所以可以去掉仿真单泵浦情形时加在泵浦上的随机噪声,这样就去除了腔内孤子和频域克尔光频梳生成的随机性因素,使得到的克尔光频梳更稳定。此外,还仿真验证了双泵浦作用可调节克尔光梳相邻梳齿间距和控制腔内孤子数量,并且改善了克尔光频梳的平坦度,从而使克尔光频梳能更好地应用到相关领域。

关键词：克尔光频梳调制不稳定性 LLE模型热效应间距可调平坦度