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基于多射频信号和电吸收调制器的光学频率梳产生技术研究

基于多射频信号和电吸收调制器的光学频率梳产生技术研究

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作者：蒋攀南京邮电大学

学位级别：硕士

光学频率梳（简称OFC）在频域中表现为一系列等间隔且具有稳定相位关系的离散频率分量。OFC作为连接微波和光波的枢纽,其被广泛应用于光通信系统、光学任意波形产生和精密光学测量等领域。在现有的OFC产生方法中,外调制器法易实现,产生... 详细信息

光学频率梳（简称OFC）在频域中表现为一系列等间隔且具有稳定相位关系的离散频率分量。OFC作为连接微波和光波的枢纽,其被广泛应用于光通信系统、光学任意波形产生和精密光学测量等领域。在现有的OFC产生方法中,外调制器法易实现,产生的OFC具有频谱稳定和频率间隔可调谐的优势。电吸收调制器（EAM）具有易集成、调制电压低和调制速率高的优势;相对于传统锂铌酸锂电光调制器,EAM的成本更低。本文围绕基于单个EAM的OFC产生技术进行研究,具体工作如下。提出了一种基于射频耦合信号驱动单个EAM的OFC产生装置。采用低成本的乘法耦合器产生射频耦合信号,利用射频耦合信号驱动调制器,以增加OFC的梳线数。该方案结构简单,成本低。阐述了方案的工作原理,建立了完整的理论模型。利用光通信仿真设计软件Opti System 13.0仿真分析射频（Radio Frequency,简称RF）信号源的输出频率和幅度、射频耦合信号的耦合次数、EAM的啁啾因子和调制指数对OFC性能的影响。研究结果表明,方案生成的OFC具有梳线数多、频谱宽和频率间隔可调的特点;此方案很好的解决了传统方案中OFC发生器结构复杂、产生梳线数较少和对高频RF信号源依赖的问题。为了得到平坦度更好的OFC,提出一种基于高斯脉冲信号驱动EAM的OFC产生装置。阐述了方案的工作原理,建立了完整的理论模型。利用Opti System 13.0软件仿真分析了高斯脉冲信号的半峰全宽、比特序列发生器（BSG）的输出比特速率、EAM的啁啾因子和调制指数对产生OFC性能的影响。研究结果表明,适当地减小周期性高斯脉冲信号的半峰全宽,可以产生质量较高的OFC;通过调节BSG的比特速率可以实现OFC的频率间隔可调谐,且OFC的频率间隔在1.25GHz～10GHz范围内可调;通过调节EAM的啁啾因子和调制指数,可以得到梳线数可观且平坦度较好的OFC;通过对装置各参数的优化,可以产生梳线数为25、平坦度为4.3d B的可调谐OFC。

关键词：光学频率梳电吸收调制器多射频信号

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