一、DWDM系统中光纤的非线性仿真分析（论文文献综述）
张强[1]（2021）在《面向模拟光链路的硅基光子调控器件及系统研究》文中提出集成微波光子学是当前的研究热点,主要研究内容是使用光子集成技术将传统分立光器件构造的微波光子系统集成到光子芯片上。其主要实现的功能包括光域微波、毫米波信号的产生,光域微波光子信号传输、处理以及检测。光子集成技术的使用减小了传统微波光子系统的体积,降低了系统的功耗,提高系统的稳定性与可靠性。目前光子集成材料体系主要有磷化铟（InP）、氮化硅（SiN）和绝缘体上硅（Silicon-On-Insulator,SOI）。相比于InP和SiN,SOI材料体系具有CMOS兼容、高集成度、支持光电单片集成等优点。因此,硅基微波光子集成技术极具发展潜力硅基集成微波光子芯片的主要包含以下器件:硅基激光器、硅基调制器、硅基延时线和锗硅光电探测器等。其最有代表性的应用之一是基于硅基真延时波束成形网络的相控阵雷达。本文将对硅基集成微波光子系统中最重要的两个调控器件——调制器和延时线,进行系统性的理论和实验研究。根据微波光子链路对大动态范围和高链路增益的需求,研究了硅基调制器的非线性产生机理以及光域线性化方法;研制了低损耗高精度的硅基真延时芯片并针对其特点开发了和低侵入式延时状态监控方法。在此基础上完成了基于硅基真延时线的二维相控阵雷达接收机样机研制,并进行了系统测试。围绕以上研究内容,本文完成的工作和创新点包括:1.针对应用最广泛的硅基载流子耗尽型马赫增德尔调制器（Mach-Zehnder Modulator,MZM）,本文首先建立了严格的硅基PN结的电光调制模型,使用该模型对常见的并联和串联硅基MZM进行了详细的非线性理论分析。在此基础上,我们系统性的对这两种高线性硅基调制器的综合性能进行了比较。最后,根据理论分析结果,我们设计了高线性硅基载流子耗尽型调制器并在IMEC进行了流片。2.我们对设计的高线性调制器进行了性能测试。对于硅基并联MZM,我们将两个子MZM偏置点设置在极性相反的两个正交点,通过控制两个子MZM的光功率和RF功率分配比,使两个子MZM产生的三阶非线性相互抵消。经过测试,该器件的工作带宽为40 GHz。在RF输入频率为1/10 GHz时,三阶无杂散范围(the 3rd spurs-free-dynamic-range,SFDR)达到了123/120 dB·Hz6/7。该性能为目前硅基调制器光域线性化的最高水平。对于硅基串联MZM,我们仅需要调控两个子MZM的RF功率分配比即可实现光域线性化。该器件工作带宽达到了55 GHz,在RF输入频率为1/10 GHz时,SFDR达到了109.5/100.5 dB·Hz2/3。3.本文建立了微环调制器（micro-ring modulator,MRM）的非线性理论分析模型,系统性地分析了MRM的调制非线性与品质因子Q以及工作波长之间的关系。理论计算结果表明:通过降低MRM的Q值,同时调控光载波波长,可以实现MRM的线性度提升。实验结果表明,在RF输入信号为1/10 GHz时,Q值为11000的硅基MRM的最优线性度仅为98.5/90.6 dB·Hz2/3,相比之下,Q值为5880的MRM的最佳线性度高达104.3/94.7 dB·Hz2/3。该性能达到了目前硅基MRM光域线性化的最高水平。4.本文首次提出并实验验证了硅基并联MZM可以实现RF信号的光域非线性补偿。在10 GHz的调制频率下,当输入RF信号的三阶载波抑制比(the 3rdcarrier to distortion ratio,CDR)为40/50 dB时,通过调制器的光域非线性补偿,解调后RF信号的CDR提升到了45/72 dB。5.根据总体单位对二维相控阵雷达接收机的指标要求,我们设计并制备了基于光开关路径切换结构的4通道7-bit真延时线,其中最长的通道总延时量为676 ps。该延时线使用展宽硅波导作为延时波导,其插损为0.01 dB/10 ps。另外,其开关消光比为50 dB,功耗约为28 m W。为减小监测单元（硅基定向耦合器+锗硅光电探测器）引入光损耗,我们提出了隔级交替设置监测单元与光衰减器的光开关状态监控方法,并设计了针对性的反馈控制算法。6.针对微波光子二维相控阵雷达集成化的趋势,我们使用上述设计的多通道延时线,设计并研制了一种新型二维相控阵雷达接收机。对于规模为N×N的相控阵天线,传统波束成形网络需要N2种硅基延时线。相比之下,本方法引入了光波分复用技术,仅需要N/2种硅基延时线,从而减小了系统成本。基于该方案,我们研制了首台基于硅基集成真延时线的8?8微波光子相控阵雷达接收机样机,并首次实现了从阵列天线到信号处理的全链路验证。经过系统测试,该样机的工作范围为2-6 GHz,瞬时带宽达到了4GHz,灵敏度为-99 dBm,动态范围达到了50 dB。该工作对今后二维硅基集成微波光子相控阵雷达的设计和实现具有重要参考价值。
徐贵勇[2]（2021）在《半导体光放大器的增益饱和特性及波长转换技术的理论研究》文中进行了进一步梳理光纤通信是为当今电信网络的最终用户提供宽带服务的驱动力之一,能够覆盖更大的地理区域,光纤被用作传输介质,与传统双绞线电缆的铜线相比,具有很多优点,比如光纤的线径细、重量轻、原料丰富,有利于资源利用,正是这些优点是使人们的日常生活变得轻松。为了支持不断增长的互联网流量和多媒体通信服务,未来的光接入网系统将具有超高传输速度和超大容量的特点。目前接入网面临着光网络不透明、频谱效率低、带宽严重不足等问题,为了解决这一系列问题,本文提出利用易集成的半导体光放大器为波长转换提供一种透明光网络方案;利用高阶调制方案替代传统的直接调制来提高频谱效率;利用相干检测技术接收高阶调制信号并为‘λ-to-the-user’提供一种可行性方案,从而缓解目前带宽严重不足的问题。全文的主要工作有以下几个方面:1、建立基于迭代算法的稳态模型。以半导体光放大器（Semiconductor optical amplifier,SOA）宽带理论模型为基础,在考虑载流子浓度和放大自发辐射噪声变化的情况下,对In P-In Ga As P均匀掩埋的半导体光放大器建立了一种有效的数学模型,实时更新其载流子浓度、放大自发辐射噪声、受激辐射等参数,最终通过该稳态模型得到了在一定偏置电流、输入功率下,器件的增益和噪声指数。2、利用SOA来实现快速波长转换。在前期建立的SOA宽带模型的基础上,进一步分析波长转换中SOA四波混频的理论模型,并对该理论在10 Gb/s传输速率下进行全光波长转换的理论验证实验,并针对某一信道实现波长转换;然后进一步搭建了4×10Gb/s的双向传输系统,通过观察其在多信道下的传输误码率和眼图来分析系统的传输性能。3、实现差分相移键控（Differential phase shift keying,DPSK）高阶调制的相干检测。首先讨论了光调制的工作原理,对基于强度调制和相位调制下的几种新型调制格式进行了仿真研究,通过理论分析对比几种调制格式的优劣。然后利用DPSK调制和解调方案,在40 Gb/s传输速率下对平衡检测和相干检测方案进行对比,进一步验证相干检测在误码率、接收机灵敏度等方面的优势。
舒亮[3]（2021）在《大容量低成本城域光网络关键技术研究》文中研究说明随着新型大带宽低时延业务的飞速发展,互联网内容供应商、云服务商和网络运营商越来越多地将数据中心建设在用户所在的城市周围,这使得城域光网络逐渐成为全球流量的主要承载网络。在城域光网络容量需求急剧增长的同时,由于“提速降费”的国家政策,各大运营商的收入增长速度难以匹配成本支出的增长。因此,如何实现低成本的大容量城域光网络将成为城域网研究中的重点问题。大容量低成本城域光网络的实现依赖于低成本的高速传输和智能管控技术。低成本直接检测传输系统中的链路损伤补偿是短距城域数据中心互联（DCI）网络面临的主要挑战;而长距城域核心网则面临低冗余弹性光网络的智能管控挑战。针对大容量低成本城域光网络面临的上述挑战,论文围绕城域直接检测传输技术和城域光网络软故障诊断技术进行研究,主要创新成果如下:1.城域直接检测传输系统非线性补偿技术研究a)色散与信号-信号拍频干扰（SSBI）是限制直接检测传输系统容量距离积的首要链路损伤。论文设计了基于低成本双驱马赫增德尔调制器（DD-MZM）和克拉莫-克若尼（KK）检测的单边带（SSB）4电平脉冲幅度调制（PAM4）信号传输方案。112Gbps80km SSB-PAM4直接检测传输实验表明,该方案能有效减少光纤色散的影响并减少87%的均衡器复杂度,从而进一步降低城域DCI直接检测传输技术的硬件成本和算法复杂度。b)电放大器饱和效应、调制器非线性和光纤非线性会严重限制高阶调制格式的传输性能。论文提出了一种适用于16进制正交幅度调制（16QAM）直接检测传输系统非线性补偿的I/QVolterra滤波器（VF）,并基于l1正则化和再训练的方法实现了一个稀疏的I/Q VF。在112Gbps 16QAM直接检测传输实验中,I/Q VF将最大传输距离从480km扩展到960km,容量距离积达到国际先进水平。在960km传输时,稀疏I/Q VF在保证误码率不受影响的情况下将计算复杂度减少了 58%。与传统的I/Q实值线性滤波器相比,所提出的I/QVF能够显着提升系统非线性容忍度,从而有效地扩展直接检测传输技术的应用场景,进一步降低城域光网络的成本。2.城域直接检测传输系统低分辨率数模转换器（DAC）量化噪声补偿技术研究低分辨率DAC有助于降低光模块的成本、尺寸和功耗,但是会面临大量化噪声的挑战。论文对削峰（Clipping）、数字分辨率增强（DRE）和误差反馈噪声整形（EFNS）这三种低分辨率DAC量化噪声补偿技术在城域直接检测系统中的应用进行了详尽的仿真和实验分析。结果表明,DRE和EFNS均能够使4位DAC具有和8位DAC相近的传输性能。与DRE相比,EFNS具有更低的计算复杂度和处理时延,而且不需要提供信道响应,因而更加适用于低时延、低功耗的城域直接检测传输系统。这部分的工作能够为城域低分辨率直接检测传输系统的设计提供重要参考,并降低发射端的硬件成本、尺寸和功耗。3.城域低冗余弹性光网络软故障诊断技术研究低冗余弹性光网络是城域核心网发展的必然趋势,而软故障诊断是保障低冗余弹性光网络可靠性的关键技术。论文首次提出了一种适用于数字谱的基于谱面积的特征提取方法和一种低复杂度的双阶软故障检测和识别框架。该方法充分考虑了常见软故障对信号谱对称性、功率和信噪比的影响,能够在保证模型性能的情况下有效地减少模型输入特征。双阶软故障检测方案充分利用光网络软故障的低频性来降低整体硬件的监测和处理成本,在考虑三种软故障的实验系统中,双阶软故障检测结构减少了 61.6%的数字谱提取数目,并实现了 0.42%的假正率（FPR）和1.47%的假负率（FNR）。基于支持向量机（SVM）的软故障识别模块实现了 99.55%的识别精度。基于数字谱的软故障诊断技术性能达到了国际先进水平,在保障诊断性能的同时还显着降低了硬件监测和处理成本,将有助于低成本地实现城域光网络的智能管控。
刘阳[4]（2021）在《多波长掺铒光纤激光器与光放大器的特性研究》文中进行了进一步梳理随着5G业务的开通,多国已经展开对6G、7G业务进行研究,少不了高速率、大容量密集波分复用（Dense Wavelength Division Multiplexing,DWDM）系统的支持,其中多波长光纤激光器是DWDM系统中最理想的光源,光放大器作为DWDM系统的核心元件,必须跟上DWDM系统的发展步伐,满足其基本需求。因此改善多波长光纤激光器与光放大器的性能依旧是DWDM系统中的研究重点,除此之外,提高多波长光纤激光器与光放大器的性能也能扩大他们在医疗、军事和航空等领域的使用范围。如何实现更高的经济效益、可调谐的波长间隔、室温环境下稳定的波长输出等是多波长光纤激光器的研究热门,而提高泵浦功率的转换率、放大输出增益与增益均衡研究依旧是光放大器的研究重心。因此,本论文对DWDM系统中的两个重要技术多波长光纤激光器和光放大器分别进行了一系列的理论分析与实验探究,主要研究内容如下:（1）分别介绍了多波长光纤激光器与光放大器的基本类型与发展趋势,从而引出本文的主要研究方向是C波段多波长掺铒光纤激光器的设计分析与L波段拉曼光纤放大器的增益平坦化研究。（2）介绍了多波长掺铒光纤激光器中常用的几种滤波器与稳频装置,推导了Lyot滤波器、MZI干涉仪和非线性偏转旋转效应的理论模型,并结合matlab对其进行仿真分析。（3）设计了一个基于Lyot和MZI滤波器级联的多波长掺铒光纤激光器,在室温环境下获得了稳定的波长间隔均匀的20个波长的输出,为了能改善其输出光波的平坦性,在基于Lyot和MZI滤波器级联的多波长掺铒光纤激光器中插入一个非线性光纤环镜（Nonlinear Optical Loop Mirror,NOLM）,实现了9个稳定的较为平坦的输出光波。（4）分别探究了泵浦数量、泵浦波长和泵浦功率对L波段拉曼光纤放大器输出增益的影响,并且通过合理设置泵浦数量、波长和功率,使得最终平均输出增益大于10d B,最高噪声指数为8.0d B,并且输出增益谱的波动较小。
冯其光[5]（2020）在《光纤传输系统中随机分布式散射的研究与应用》文中进行了进一步梳理光纤中的随机分布式散射效应,包括瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射是影响光纤传输系统性能的重要因素,在光放大、光纤链路和系统性能监测等方面具有重要的应用。在光纤随机散射效应的应用场景中,一般采用传输的光作为光放大、光链路监控、光传感的媒介,光纤随机散射的时间随机性和空间随机性都会对相关光传输系统性能产生显着影响。特别是对于长距离光传输系统,光纤中某些地方的总光功率往往很高,很容易在光纤非线性效应的影响下产生瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射之间的相互作用,进而在系统中引发新的光学现象。现有光纤随机散射的理论模型在应对随机散射在光纤传输中的新应用时面临着一些问题。一方面,现有理论模型对散射的随机性的建模是不够充分的,一般只考虑了散射光强度和相位随时间变化的随机性,但没有充分考虑散射源在空间分布上的随机性。另一方面,现有光纤随机散射模型中,每一种光纤散射效应是单独处理的,忽略了多种光纤散射效应之间的相互作用。由于在对光纤散射空间随机性和不同散射之间的相互作用建模方面的欠缺,现有理论模型在新兴的光纤传输系统应用中无法对系统进行足够准确的建模和有效的性能分析,从而限制了光纤随机散射应用的发展。本文从常见光传输系统中光纤随机散射效应引起的问题出发,通过实验测试和理论建模,对光纤中各种随机散射效应进行了较为系统和全面地研究。通过深入研究光纤随机散射的时间随机性、空间随机性及其相互作用,本文改进了现有的光纤随机散射理论分析模型,能够更加全面精确地分析光纤中的随机散射效应。论文的主要工作包括:（1）在短距离低成本光纤通信系统方面,考虑到后向散射源点空间分布的随机性,本文建立了单纤双向系统中后向散射噪声与信号光相互作用的理论模型,理论分析和实验测量了后向散射噪声的频域和时域特征,然后将模型用于分析和解决具有无色无光光网络单元的低成本单纤双向无源光网络（PON,Passive Optical Network）中后向瑞利散射噪声抑制的问题,提出了一种具有瑞利散射噪声抑制功能的PON架构,并进行了实验验证分析。（2）在光纤链路监控和光纤传感方面,本文基于香农极限理论分析了光时域反射仪（OTDR,Optical Time-Domain Reflectometry）的动态范围和空间分辨率之间的限制关系。基于香农极限理论对OTDR的性能分析和瑞利散射的随机特性,本文提出了一种采用线性调频信号、分数阶傅里叶变换算法和电域频分复用技术的大动态范围OTDR,并进行了实验验证;针对高入纤光功率时布里渊散射和瑞利散射光功率变化的相关性,本文改进了瑞利散射与布里渊散射的功率耦合模型,引入了布里渊散射和瑞利散射的相互作用,获得了更准确的散射功率计算结果。该模型可用于普通OTDR、相位敏感型OTDR和布里渊OTDR的性能分析和探测脉冲设计。（3）在基于分布式拉曼放大的长距离光纤通信系统方面,考虑到分布式拉曼放大系统中受激拉曼散射、自发拉曼散射和瑞利散射的相互作用与随机性,本文提出了分布式光纤拉曼放大器的噪声功率谱模型和信号光场传输模型。其中噪声功率谱模型可用于对接收端信号的光信噪比进行比较准确地计算,初步评估拉曼放大光纤通信系统的性能;而信号光场传输模型能够对拉曼放大系统中的光纤损耗、增益、色散、非线性效应和信号与噪声的相互作用等进行综合准确地分析,能够实现对拉曼放大光纤通信系统性能的更加准确地评估。
王蒙[6]（2020）在《基于DMD的可调谐主动锁模光纤激光器研究》文中进行了进一步梳理锁模激光技术是产生高重复频率超短光脉冲的重要手段,在光通信、光传感、超快光学、光学信号处理、超连续谱产生和激光加工等众多领域具有重要而广泛的应用价值。由于主动锁模光纤激光器具有结构简单、脉冲重复频率可调等优点而成为激光锁模领域的一个重要研究方向。设法研制出中心波长、输出脉冲宽度、脉冲重复频率等关键技术指标均可调谐的主动锁模光纤激光器将极大拓展锁模光纤激光器的应用场景和适用领域,也是新一代灵活格栅（Grid Free）密集波分复用（DWDM）光通信系统和全光时分复用（OTDM）技术所需的有效光源,具有重要的研究意义和实际应用价值。本文在对基于数字微镜器件（DMD）的程控可调谐光学滤波系统进行了理论与实验研究的基础上,对基于LiNbO3调制器和DMD滤波器的可调谐主动锁模光纤激光器开展了深入的研究,并搭建了相关实验系统。论文的主要工作如下:1.在分析了掺铒光纤（EDF）及主动锁模光纤激光器基本原理的基础上,应用行波速率方程理论,建立了主动锁模光纤激光器理论模型。2.搭建了基于LiNbO3强度调制器的主动锁模光纤激光器,在20阶谐波锁模时,得到重复频率为219.42MHz,脉冲宽度为4.99ps,锁模光谱中心波长1564.1nm、3dB带宽为5.8nm的稳定锁模激光输出。并对不同重复频率对激光波长的影响以及不同泵浦条件下激光器的平均输出功率进行了实验研究。3.在分析了 DMD的工作原理和衍射特性,并用ZEMAX软件对基于DMD的可调谐光学滤波器进行仿真分析的基础上,设计并搭建了基于DMD的可调谐光学滤波系统,实验实现了滤波器中心波长和滤波带宽的高精度独立调谐。4.搭建了基于LiNbO3调制器和DMD滤波器的可调谐主动锁模光纤激光器实验系统,实现了中心波长在1526-1555nm共29nm范围内的连续可调谐锁模激光输出,波长调谐精度0.06nm。在中心波长1537.95nm处,改变调制频率在6阶和53阶锁模时得到54.21MHz和476.03MHz重复频率的锁模脉冲输出,控制DMD加载不同宽度像素条改变滤波带宽在1.96nm和2.94nm时实现锁模脉冲宽度为17.53ps和12.92ps的激光输出。实验实现了对锁模中心波长、脉冲重复频率和脉冲宽度的调谐。
张鹏[7]（2020）在《量子信号与经典光信号共纤传输中的噪声抑制波长分配方案》文中进行了进一步梳理量子密钥分发（Quantum Key Distribution,QKD）技术依靠量子力学的三大定律,能够大大提升通信过程的安全性。为了推广QKD的大规模应用,将QKD与现有光网络融合成为了关键一步。在融合方案中,采用将量子信号与经典信号通过一根光纤传输的共纤传输技术具有提高传输容量以及减少成本等优势,利于实际应用。然而共纤传输时,由于经典信号功率较强,其产生的噪声会对量子信号造成严重影响,因而如何减少共纤传输过程中量子信号受到的噪声成为了亟待解决的难题。本文将针对量子信号与经典光信号共纤传输过程中的噪声抑制波长分配方案进行研究。具体创新性工作如下:第一,提出了量子信号与经典光信号分段或交织两种波长分配方案。针对已有的波长分配方案算法复杂,且不便于实际工程应用的问题,本文通过研究共纤传输过程中的噪声,理论分析了四波混频和拉曼散射为主的噪声特性,进一步提出了更为实用的量子信号与经典光信号分段或交织两种波长分配方案。其中分段方案将量子信号置于高频段而经典信号置于低频段,交织方案则将两种信号采用频率交织的放置方法,并且两种方案通过精心设计量子-量子、经典-经典、量子-经典三种信道间隔来大大降低量子信号受到的噪声影响。通过在标准单模光纤中的仿真分析与实验测量,结果表明两种方案都能够基本消除四波混频的噪声干扰,并且在文中仿真条件下,通过合理的信道间隔设置,分段和交织方案分别能最多降低约30%和5.3%的拉曼散射噪声。进一步对比在同等带宽条件下的两种方案,交织方案相比分段方案能够提升14%的安全密钥速率,表明标准单模光纤中交织方案更为适用。此外,还实验测量了同等带宽条件下利用多芯光纤传输,且量子信号与经典信号置于不同纤芯时两种方案的性能,结果表明分段方案在该场景下更为适用。第二,提出了选择性噪声避免方案。针对已有波长分配方案中,完全避免四波混频噪声所带来的拉曼散射抑制性能降低以及信道资源利用率低下等问题,提出了选择性噪声避免方案。该方案通过有选择地避免简并或非简并四波混频,减少对于量子信道的频率限制,从而提升对于拉曼散射噪声的抑制程度,同时提高了信道资源利用率。通过仿真分析以及实验测量,在文中仿真条件下,相比其它常见的波长分配方案,选择性噪声避免方案最多能够降低约18.6%的噪声。此外,实验测量了多芯光纤中量子信号与经典信号共芯与不共芯传输时的性能。相比传统方案,选择性噪声避免方案在共芯时能够降低24%～79.6%的噪声,不共芯时也能够降低11%～24%的噪声,表明选择性噪声避免方案在多芯光纤中同样具有优势。
牛佳宁[8]（2020）在《量子密钥分发光网络的资源分配机制研究》文中研究表明量子密钥分发技术（QKD）的出现为抵御未来计算能力高速发展带来的信息安全问题提供了新的解决方案。近年来,QKD的理论已得到了初步完善,正逐渐从实验室走向实际应用。下一阶段的发展重点将是大规模QKD组网技术,从提高可扩展性及降低实施成本的角度出发,将QKD与光网络融合,即搭建量子密钥分发光网络,成为了必然的发展趋势。本论文围绕如何在现有的光网络资源中承载量子信号的传输这一核心问题,重点针对QKD与光网络融合中噪声干扰及资源竞争两大挑战展开研究,从提高可靠性及资源共享的高效性两个层面提出相应的资源分配方案,主要的研究工作和创新成果如下:（1）针对量子信号与经典信号共纤传输中的多噪声源抑制问题,提出了联合优化四波混频与拉曼散射噪声的波长分配（JOCA）方案。该方案中通过非等间隔信道位置选择及拉曼散射最优的信道间隔选择,能够同时降低四波混频（FWM）及拉曼散射噪声对QKD系统的影响。基于搭建的支持信道重构的共纤传输实验平台展开了一系列噪声测试实验,实验结果验证了提出的JOCA方案能够基本消除FWM噪声干扰,同时使拉曼散射噪声降低23%以上。对QKD系统的性能评估结果表明,密钥生成率与传统方案相比可提高2～3倍。除此之外,为了提高方案的实用性还研究了 JOCA方案在点对多点光接入网中的扩展应用。在本文的仿真场景下,基于JOCA方案的量子光接入网的覆盖范围可提高至20 km,并且与传统方案下的量子光接入网相比密钥生成率最多可提升5倍。（2）针对动态网络环境下的时变噪声干扰问题,提出了基于机器学习的噪声抑制信道分配（ML-NSCA）方案。该方案中针对动态网络环境下数据业务无法准确预知这一挑战,设计了基于LightGBM的最佳量子信道预测模型,该模型采取基于蒙特卡洛的训练方法,解决了数据业务未知条件下的噪声预测问题。在此基础上,根据预测结果采取周期性量子信道重构方式保证QKD在时变噪声下的可靠性。为了提高机器学习的性能,对特征衍生及提取方法进行了优化。测试结果表明,设计的机器学习模型的预测准确率能够达到95%以上。提出的ML-NSCA方案提供了一种更加有效的时变噪声干扰抑制方案,与目前典型的固定波带信道分配（FBCA）方案以及性能预测信道分配（PPCA）方案相比,密钥生成率最大可分别提升42%和31%。（3）针对QKD与数据通信业务共存中的资源竞争问题,提出了密钥量驱动的波长分配（KSD-WA）机制,并设计了启发式优化算法及基于深度强化学习的优化算法。具体地,在基于密钥池的密钥存储与管理技术的保障下,提出的KSD-WA机制通过支持量子信道重构有效地回收网络中的波长碎片来承载量子信号的传输。同时,在物理层噪声干扰的限制下,为了保证生成的量子密钥量能够满足加密需求,对KSD-WA方案中的波长选择进行了优化,提出了最小增益保证（MGG）算法。进一步地,为了提高有效性及智能性,设计了基于深度强化学习的优化算法,实现了策略的自主学习。仿真结果表明,提出的MGG算法及深度强化学习算法能够有效提高密钥生成率,而深度强化学习算法表现出了更好的自适应性。另外,在满足同样加密需求的情况下,现有的信道分配方案严重干扰数据业务的服务（高负载下的阻塞率将提高约10%）,而KSD-WA方案保证了数据业务的服务质量（与无QKD情况下相同）,极大地提高了 QKD与实际光网络的兼容性。综上所述,本文重点研究了 QKD光网络中的资源分配机制,在噪声干扰抑制及高效资源共享两个方面提出了创新性的解决方案,并引入了机器学习进一步提高方案的高效性和智能性。本论文的研究提高了 QKD与光网络融合的可行性,为促进大规模QKD光网络的发展提供了技术支持。
王凯[9]（2019）在《基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究》文中研究说明当今,由人工智能引领的新一轮技术革命和产业变革方兴未艾,在边缘计算、物联网、移动互联网和脑科学等新技术新理念的驱动下,各类业务产生的数据量呈现爆炸性增长,对光纤通信系统的传输速率、传输带宽和传输距离提出了更高的要求。全光放大器作为光纤通信系统中的关键设备之一,面临着更高增益、更宽带宽、更低噪声和更佳平坦度等放大性能的严峻挑战。随着非线性增益介质材料制造技术和高性能激光技术不断取得突破,光纤参量放大器（FOPA）为未来光纤通信的全光放大问题提供了一种可行的技术方案。基于四波混频的FOPA能够灵活调配参量增益,可在任意通信波段为信号提供高增益和宽带平坦的全光放大,而且FOPA的噪声性能更加突出,尤其是当FOPA工作在相位敏感模式时,理论上的噪声指数（NF）能够达到0dB,实现超低噪全光放大。此外,FOPA还具有超快响应、波长变换、全光采样、3R再生和相位压缩等特性。因此,FOPA作为一种超低噪全光放大器成为国内外的研究热点。本论文针对基于高非线性光纤的相位不敏感（PI）和相位敏感（PS）FOPA的增益和噪声性能进行理论和实验研究,提出了级联型相位敏感FOPA的增益均衡方案、光正交频分复用（OFDM）信号低噪传输方案和多级级联FOPA的宽带增益平坦优化方案,以满足高速率、大容量、长距离光纤通信系统的放大需求。本论文的主要研究工作和创新点包括:1.基于色散补偿光纤的PS-FOPA增益均衡方案研究在级联型PS-FOPA的增益理论研究基础上,提出了一种基于色散补偿光纤的参量增益均衡方案,该方案利用色散补偿光纤抑制信号光和闲频光在相位调整过程的色散影响,减小级联型PS-FOPA增益谱的波动。并通过10信道波分复用（WDM）信号对该方案的均衡效果进行验证。研究结果表明:该方案能够有效降低放大后WDM信号的输出光功率差,经过均衡后信道间光功率差减小了 14dB,使各信道信号均能达到无误码传输,有效提升了 PS-FOPA与WDM系统的兼容性。2.一级联型PS FOPA低噪声传输方案研究在级联型PS-FOPA噪声性能理论和实验研究基础上,提出了一种空子载波间插的OFDM信号低噪声传输方案。该方案使用相位敏感参量放大级联结构在线放大空子载波间插OFDM信号,能够有效抑制泵浦转移噪声的影响,提高光放大器的噪声性能。研究结果表明:这种空子载波间插的OFDM信号在级联型PS-FOPA中具有更好的低噪声传输特性,能够有效提高系统的传输距离。3.多级级联PI-FOPA宽带增益平坦优化方案研究在研究差分进化算法基础上,提出了多级级联PI-FOPA宽带增益平坦优化方案。通过构建多级级联PI-FOPA数学模型和改进的差分进化算法实现PI-FOPA参量增益谱的宽带平坦优化。仿真研究结果表明,经过对四段HNLF增益介质级联结构进行优化,仿真得到了400nm增益带宽、20dB平均参量增益和小于0.5dB增益波动的PI-FOPA增益谱。4.多级级联PS-FOPA宽带增益平坦优化方案研究在PI-FOPA宽带增益平坦性优化方案基础上,提出了多级级联PS-FOPA宽带增益平坦优化设计方案。利用多级级联PS-FOPA的数学模型和改进的差分进化算法实现PS-FOPA参量增益谱的宽带平坦优化,并得到最优的HNLF增益介质参数组合。仿真研究结果表明,经过四段增益介质优化,仿真得到了 225nm增益带宽、10.9dB平均参量增益和小于0.4dB增益波动的PS-FOPA增益谱。
向雅婷[10]（2019）在《基于链路分析和数字信号处理的OSNR与非线性估计算法研究》文中提出随着光纤通信技术的不断发展和光电器件制备技术的升级,长距离大容量光纤通信系统的容量限制主要取决于光纤链路存在的各类损伤,包括光放大器引入的噪声,链路损耗、色散和非线性效应等。为了诊断链路损伤引起的信号劣化,恢复有用信息,需要采用光性能监测和损伤估计算法,获取链路信息,对损伤进行估计和补偿,实现资源的合理分配。传统的光性能监测方法往往存在着计算复杂度高,灵活度低等缺陷,有待简化以适用于实时传输系统。非线性损伤的估计成本也需进一步降低。本论文根据链路参数信息和数字信号处理,提出并实现了一系列低复杂度的光纤传输链路损伤和性能参数的估计和监测算法。主要的研究内容和创新性成果如下:（1）针对相干光通信系统中的光信噪比监测问题,研究了掺铒光纤放大器的基本原理及其结构,分析其噪声模型以及对光信噪比的影响,通过提取网络管理系统链路参数信息,简化了级联放大器链路中的光信噪比推导过程。通过仿真和实验分析验证了此监测方法在不同的载波形式、调制格式、数据速率和掺铒光纤放大器工作模式下的监测范围和精度。相比于其他传统的光信噪比监测方法,本方法复杂度较低,可以灵活估计任意节点的光信噪比,能够与现有商用光纤通信系统兼容,对光信噪比做出实时监测。（2）针对多载波正交频分复用系统中的非线性损伤估计问题,提出了联合链路参数和训练序列的非线性估计方法。利用信号中固有的用于时间同步的训练序列,经过自相关和互相关,得到接收到的信号的电信噪比,继而利用其与光信噪比之间的线性关系得到非线性敏感的光信噪比。利用其与前述光信噪比监测方法的模型差异,可以提取出非线性损伤的大小,并将其定义为非线性代价。基于长距离大容量相干光传输仿真系统,在不同的光纤非线性系数及入纤功率下估计了非线性代价的大小并绘制等高线图。与传统非线性损伤估计算法相比,本方法没有增添计算成本,数字信号处理过程简单,大大降低了信号处理的复杂度。
二、DWDM系统中光纤的非线性仿真分析（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、DWDM系统中光纤的非线性仿真分析（论文提纲范文）
（1）面向模拟光链路的硅基光子调控器件及系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微波光子学简介 |
| 1.3 集成微波光子学发展趋势 |
| 1.4 硅基集成微波光子器件及系统研究进展 |
| 1.4.1 硅基集成微波光子调控器件研究进展 |
| 1.4.2 硅基集成微波光子真延时线的系统应用研究进展 |
| 1.5 本论文工作的主要内容 |
| 2 硅基调制器的调制非线性建模仿真 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 硅基PN结电光响应非线性建模仿真 |
| 2.2.1 载流子耗尽型调制器工作原理 |
| 2.2.2 硅基PN结电光响应的TCAD仿真 |
| 2.3 载流子耗尽型调制器非线性建模仿真 |
| 2.3.1 硅基Single-MZM非线性仿真分析 |
| 2.3.2 硅基Dual-parallel MZM非线性仿真分析 |
| 2.3.3 硅基Dual-series MZM非线性仿真分析 |
| 2.3.4 硅基Dual-parallel MZM与Dual-series MZM的性能比较 |
| 2.4 硅基MRM调制器非线性建模仿真 |
| 2.4.1 硅基MRM非线性模型仿真分析 |
| 2.5 流片工艺及器件设计 |
| 2.6 小结 |
| 3 高线性硅基调制器的测试与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 硅基Single-MZM器件性能测试 |
| 3.3 硅基Dual-parallel MZM器件性能测试 |
| 3.4 硅基Dual-series MZM器件性能测试 |
| 3.5 硅基MRM器件性能测试 |
| 3.6 基于硅基Dual-parallel MZM的光域非线性补偿 |
| 3.7 小结 |
| 4 硅基片上集成延时线 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 延时线总体结构设计 |
| 4.3 延时线组成单元器件设计 |
| 4.3.1 硅基延时波导 |
| 4.3.2 硅基2×2 光开关 |
| 4.3.3 硅基定向耦合器 |
| 4.3.4 PIN可变光衰减器 |
| 4.3.5 锗硅光电探测器 |
| 4.4 芯片加工工艺及版图设计 |
| 4.5 器件性能测试 |
| 4.5.1 光栅耦合器性能测试 |
| 4.5.2 硅基2×2光开关性能测试 |
| 4.5.3 硅基定向耦合器性能测试 |
| 4.5.4 PIN可变光衰减器性能测试 |
| 4.5.5 锗硅光电探测器性能测试 |
| 4.6 芯片封装设计 |
| 4.7 延时线测试与结果分析 |
| 4.8 小结 |
| 5 基于硅基集成波束成形网络的二维相控阵接收机 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 相控阵雷达工作原理 |
| 5.3 微波光子相控阵雷达研究现状 |
| 5.4 硅基二维波束成形网络结构设计与分析 |
| 5.5 系统架构设计与测试 |
| 5.5.1 8×8二维相控阵雷达接收机系统性能指标与设计参数 |
| 5.5.2 8×8二维相控阵雷达接收机样机搭建与测试流程 |
| 5.5.3 方向图与系统性能的测试与分析 |
| 5.6 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作中的不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读博士期间研究成果 |
（2）半导体光放大器的增益饱和特性及波长转换技术的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤通信技术的发展 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光纤通信系统中的新型调制格式 |
| 1.2.2 全光网络波长转换技术的研究概况 |
| 1.3 本课题的研究内容 |
| 第二章 基于迭代算法的半导体光放大器模型构建 |
| 2.1 半导体光放大器的结构和工作原理 |
| 2.2 半导体光放大器基础理论方程 |
| 2.2.1 常用的半导体光放大器模型介绍 |
| 2.2.2 半导体光放大器材料模型介绍 |
| 2.2.3 半导体光放大器行波方程 |
| 2.2.4 半导体光放大器载流子密度速率方程 |
| 2.3 半导体光放大器模型的增益饱和特性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 利用SOA-FWM效应波长转换的单纤双向传输研究 |
| 3.1 基于半导体光放大器四波混频的波长转换研究 |
| 3.1.1 半导体光放大器四波混频的理论基础 |
| 3.1.2 基于半导体光放大器四波混频波长转换的仿真研究 |
| 3.1.3 波长转换结果与分析 |
| 3.2 基于波长转换的单纤双向光纤通信系统 |
| 3.2.1 单纤双向传输系统 |
| 3.2.2 基于波长转换的单ONU单纤双向传输性能分析 |
| 3.2.3 基于波长转换的多ONU4×10 Gb/s单纤双向传输性能分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 DPSK编码原理及40 Gb/s DPSK系统仿真 |
| 4.1 光调制原理 |
| 4.1.1 基于强度调制的新型光调制格式 |
| 4.1.2 基于相位调制的新型光调制格式 |
| 4.2 40Gb/s DPSK信号调制 |
| 4.2.1 NRZ-DPSK信号的产生 |
| 4.2.2 RZ-DPSK 信号和CSRZ-DPSK 信号的产生 |
| 4.3 40Gb/s DPSK信号解调研究 |
| 4.3.1 DPSK信号的平衡检测接收性能研究 |
| 4.3.2 DPSK信号的相干接收性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 主要结论和展望 |
| 主要结论 |
| 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（3）大容量低成本城域光网络关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 城域光网络发展趋势概述 |
| 1.1.1 城域DCI网络发展趋势概述 |
| 1.1.2 城域核心网发展趋势概述 |
| 1.2 城域光网络国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于直接检测的城域光纤传输技术研究现状 |
| 1.2.2 光网络软故障诊断技术研究现状 |
| 1.3 论文研究意义与创新点 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第二章 大容量低成本城域光网络 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 低成本高速城域直接检测传输技术 |
| 2.2.1 城域直接检测传输系统基本结构 |
| 2.2.2 带宽预补偿原理 |
| 2.2.3 SSB调制原理 |
| 2.2.4 色散预补偿原理 |
| 2.3 低冗余弹性光网络 |
| 2.3.1 弹性光网络基本原理 |
| 2.3.2 ROADM基本原理 |
| 2.3.3 光网络软故障管理 |
| 2.3.4 常见机器学习算法 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 城域直接检测传输系统非线性补偿技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 KK检测 |
| 3.3 稀疏I/QVF |
| 3.3.1 I/QVF基本结构 |
| 3.3.2 基于l1正则化的I/Q VF重要核识别方法 |
| 3.4 KK检测在PAM4直接检测传输系统中的实验研究 |
| 3.4.1 基于DD-MZM和KK检测的SSB-PAM4传输方案 |
| 3.4.2 实验框图与DSP流程 |
| 3.4.3 光背靠背实验结果分析 |
| 3.4.4 光纤传输实验结果分析 |
| 3.5 稀疏I/QVF在单偏振16QAM直接检测传输系统中的非线性补偿效果实验研究 |
| 3.5.1 实验框图与DSP流程 |
| 3.5.2 光背靠背下I/QVF非线性补偿效果分析 |
| 3.5.3 光纤传输长度为960km时I/QVF非线性补偿效果分析 |
| 3.5.4 稀疏I/Q VF性能和复杂度分析 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 城域直接检测传输系统低分辨率DAC量化噪声补偿技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 低分辨率DAC量化噪声整形技术 |
| 4.2.1 DRE技术 |
| 4.2.2 EFNS技术 |
| 4.3 基于幅度互补累积分布函数的Clipping技术 |
| 4.4 DRE和Clipping在色散预补偿低分辨率高速直接检测PAM4系统中的仿真分析 |
| 4.4.1 仿真框图和DSP流程 |
| 4.4.2 光背靠背DRE抽头长度和DAC每符号采样数的影响 |
| 4.4.3 光背靠背和80公里光纤传输场景下Clipping性能分析 |
| 4.4.4 光背靠背下Clipping和DRE在不同采样时间抖动的情况下的性能分析 |
| 4.4.5 光背靠背和80公里光纤传输OSNR性能分析 |
| 4.5 EFNS在低分辨率高速直接检测PAM4系统中的实验研究 |
| 4.5.1 实验框图和DSP流程 |
| 4.5.2 参数优化 |
| 4.5.3 DAC采样率、PNoB和Clipping概率对量化噪声补偿性能的影响 |
| 4.5.4 光背靠背和10km光纤传输下ROP性能分析 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 城域低冗余弹性光网络软故障诊断技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于数字谱的光网络软故障诊断技术 |
| 5.2.1 五种常见软故障分析 |
| 5.2.2 基于谱面积的数字谱特征提取方法设计 |
| 5.2.3 特征提取方法有效性仿真分析 |
| 5.3 基于数字谱的双阶软故障检测和识别方法实验研究 |
| 5.3.1 基于数字谱的双阶软故障检测和识别框架 |
| 5.3.2 实验框图与数据集构建 |
| 5.3.3 双阶软故障检测性能分析 |
| 5.3.4 基于SVM的软故障识别性能分析 |
| 5.4 基于数字谱的低复杂度、低内存开销软故障诊断方案仿真研究 |
| 5.4.1 基于数字谱的软故障诊断框架 |
| 5.4.2 Welch PSD计算方法 |
| 5.4.3 仿真框图和数据集采集 |
| 5.4.4 两种数字谱的软故障检测和识别性能比较 |
| 5.4.5 子段长度对Welch方法性能的影响 |
| 5.4.6 故障幅度估计性能评估 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者攻读博士学位期间的学术论文目录 |
（4）多波长掺铒光纤激光器与光放大器的特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景与意义 |
| 1.2 光纤激光器的基本概述与掺铒光纤激光器的发展 |
| 1.2.1 光纤激光器的基本概述 |
| 1.2.2 掺铒光纤激光器的发展 |
| 1.3 光放大器的类型与拉曼光纤放大器的发展 |
| 1.3.1 光放大器的类型 |
| 1.3.2 光放大器的发展趋势 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 2 多波长掺铒光纤激光器与拉曼光纤放大器 |
| 2.1 掺铒光纤光纤激光器的基本理论 |
| 2.1.1 增益介质 |
| 2.1.2 泵浦源 |
| 2.1.3 光学谐振腔 |
| 2.1.4 滤波装置 |
| 2.1.5 稳频机制 |
| 2.2 拉曼光纤放大器的基本基础 |
| 2.2.1 拉曼光纤放大器的工作原理 |
| 2.2.2 拉曼光纤放大器的种类 |
| 2.2.3 拉曼光纤放大器的相关特性 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 C波段多波长掺铒光纤激光器的设计与分析 |
| 3.1 基于Lyot的多波长掺铒光纤激光器 |
| 3.1.1 理论分析与仿真 |
| 3.1.2 实验设计与结果分析 |
| 3.2 基于Lyot和 MZI级联的多波长掺铒光纤激光器 |
| 3.2.1 理论分析与仿真 |
| 3.2.2 实验设计与分析 |
| 3.2.3 改进结构与结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 L波段拉曼光纤放大器的增益平坦化研究 |
| 4.1 多泵浦拉曼光纤放大器原理 |
| 4.2 L波段拉曼光纤放大器输出增益谱的研究与仿真 |
| 4.2.1 泵浦数量对输出增益谱 |
| 4.2.2 三泵浦结构下泵浦波长对输出增益谱的影响 |
| 4.2.3 三泵结构下泵浦功率对输出增益谱的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目 |
（5）光纤传输系统中随机分布式散射的研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 现有研究存在的问题 |
| 1.4 研究内容与意义 |
| 1.5 本文组织结构 |
| 2 光纤散射的理论模型及应用 |
| 2.1 瑞利散射的原理及理论模型 |
| 2.2 光纤布里渊散射的原理及理论模型 |
| 2.3 光纤拉曼散射和拉曼放大的基本原理和模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 光纤后向散射对单纤双向光纤通信系统影响的研究 |
| 3.1 典型单纤双向系统及其问题 |
| 3.2 光纤后向散射的特性 |
| 3.3 后向散射对上行信号误码率的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 单纤双向系统中后向瑞利散射噪声抑制的研究 |
| 4.1 单纤双向PON的实现及其问题 |
| 4.2 一种基于正交编码的单纤双向PON架构 |
| 4.3 基于正交编码的单纤双向PON性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于香农极限理论的OTDR性能分析与动态范围提升方法 |
| 5.1 OTDR系统架构 |
| 5.2 OTDR实现光纤损耗测试的数学模型 |
| 5.3 基于香农极限理论的OTDR性能分析 |
| 5.4 基于线性调频信号和电域频分复用的大动态范围OTDR |
| 5.5 本章小结 |
| 6 光纤布里渊散射的改进模型 |
| 6.1 布里渊散射与瑞利散射的改进功率耦合模型 |
| 6.2 改进功率耦合模型的实验验证 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 光纤拉曼放大系统噪声功率谱模型和光场传输模型的研究 |
| 7.1 基于拉曼放大的光纤通信系统 |
| 7.2 分布式光纤拉曼放大系统中随机分布式噪声的精确建模 |
| 7.3 分布式光纤拉曼传输系统的信号光场传输模型 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 论文总结 |
| 8.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的论文目录 |
| 附录2 缩略词中英文对照表 |
（6）基于DMD的可调谐主动锁模光纤激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 可调谐锁模光纤激光器的研究进展 |
| 1.2.1 光纤激光器研究背景 |
| 1.2.2 可调谐锁模光纤激光器研究进展 |
| 1.3 本论文主要工作内容 |
| 第二章 主动锁模光纤激光器理论和实验研究 |
| 2.1 激光产生的原理 |
| 2.1.1 光与物质的作用过程 |
| 2.1.2 激光器的组成及产生激光的条件 |
| 2.1.3 EDF增益原理 |
| 2.2 锁模光纤激光器原理及分类 |
| 2.2.1 锁模原理 |
| 2.2.2 主动锁模原理 |
| 2.2.3 锁模光纤激光器的分类 |
| 2.3 主动锁模光纤激光器理论模型 |
| 2.3.1 EDFA行波速率方程理论 |
| 2.3.2 主动锁模光纤激光器理论分析模型 |
| 2.4 基于LiNbO_3调制器的主动锁模光纤激光器实验研究 |
| 2.4.1 主动锁模光纤激光器结构设计 |
| 2.4.2 实验结果及讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于DMD的可调谐光学滤波系统研究 |
| 3.1 DMD结构和工作原理 |
| 3.2 DMD衍射特性 |
| 3.2.1 闪耀光栅 |
| 3.2.2 DMD衍射理论分析 |
| 3.3 基于DMD的可调谐光学滤波系统的设计与仿真 |
| 3.3.1 系统理论模型 |
| 3.3.2 ZEMAX建模分析 |
| 3.4 可调谐光学滤波系统的搭建和实验结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于DMD的可调谐主动锁模光纤激光器研究 |
| 4.1 可调谐主动锁模光纤激光器系统设计 |
| 4.2 系统搭建及实验结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）量子信号与经典光信号共纤传输中的噪声抑制波长分配方案（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 经典保密通信与量子保密通信 |
| 1.1.1 经典保密通信 |
| 1.1.2 量子保密通信 |
| 1.2 量子密钥分发与光网络融合 |
| 1.3 本文主要内容以及创新点说明 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 量子密钥分发与光网络融合中的共纤传输技术 |
| 2.1 量子密钥分发网络现状 |
| 2.2 量子密钥分发与光网络融合现状 |
| 2.2.1 融合传输 |
| 2.2.2 融合组网 |
| 2.3 共纤传输过程中量子信号所受噪声分析 |
| 2.3.1 共纤传输的优势 |
| 2.3.2 噪声分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 量子信号与经典光信号分段或交织的波长分配方案 |
| 3.1 噪声评估 |
| 3.1.1 理论评估 |
| 3.1.2 实验评估 |
| 3.2 量子信号与经典光信号分段或交织的波长分配方案设计 |
| 3.2.1 量子信号与经典光信号分段的波长分配方案 |
| 3.2.2 量子信号与经典光信号交织的波长分配方案 |
| 3.3 单芯光纤应用场景下的方案性能分析 |
| 3.3.1 S-DWDM方案性能分析 |
| 3.3.2 I-DWDM方案性能分析 |
| 3.3.3 两种方案对比 |
| 3.4 多芯光纤应用场景下的实验方案及性能分析 |
| 3.4.1 实验方案 |
| 3.4.2 实验分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 选择性噪声避免方案 |
| 4.1 问题分析 |
| 4.2 选择性噪声避免方案设计 |
| 4.2.1 四波混频噪声抑制方法 |
| 4.2.2 拉曼散射噪声抑制方法 |
| 4.2.3 算法流程 |
| 4.3 单芯光纤应用场景下的方案性能分析 |
| 4.3.1 噪声仿真与实验分析 |
| 4.3.2 噪声改善率分析 |
| 4.3.3 信道利用率分析 |
| 4.4 不同信道间隔下的方案性能分析 |
| 4.4.1 100 GHz信道间隔 |
| 4.4.2 50 GHz信道间隔 |
| 4.5 多芯光纤应用场景下的实验方案及性能分析 |
| 4.5.1 量子信号与经典信号同芯传输 |
| 4.5.2 量子信号与经典信号不同芯传输 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 缩略词对照表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（8）量子密钥分发光网络的资源分配机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子密钥分发技术(QKD)概述 |
| 1.1.1 QKD原理 |
| 1.1.2 QKD发展进程 |
| 1.2 QKD与光网络的融合趋势 |
| 1.2.1 QKD光网络中的关键技术 |
| 1.2.2 QKD光网络的现状 |
| 1.3 QKD光网络中的资源分配 |
| 1.3.1 面临的主要挑战 |
| 1.3.2 现有方案及其不足 |
| 1.4 论文的主要研究工作及创新点 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 静态环境下多噪声源抑制的信道规划 |
| 2.1 共纤传输系统中的噪声干扰评估 |
| 2.1.1 干扰源分析 |
| 2.1.2 数值仿真与结果评估 |
| 2.2 针对FWM与自发拉曼散射联合优化的波长分配(JOCA)方案 |
| 2.2.1 JOCA方案设计 |
| 2.2.2 实验及仿真评估 |
| 2.3 JOCA方案在QKD光接入网中的扩展应用 |
| 2.3.1 基于JOCA方案的QKD光接入网中的噪声抑制 |
| 2.3.2 QKD光接入网中的JOCA方案性能评估 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 动态网络下针对时变噪声的自适应信道分配 |
| 3.1 动态QKD光网络中的时变噪声干扰问题 |
| 3.2 基于机器学习的噪声抑制信道分配(ML-NSCA)方案 |
| 3.2.1 方案流程 |
| 3.2.2 核心技术-基于ML的最佳信道预测 |
| 3.3 ML-NSCA方案的性能评估 |
| 3.3.1 ML预测模型的准确性分析 |
| 3.3.2 密钥生成率提升性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 针对资源竞争问题的高效资源共享 |
| 4.1 QKD光网络中的资源竞争问题 |
| 4.2 密钥量驱动的波长分配(KSD-WA)机制 |
| 4.2.1 KSD-WA机制原理 |
| 4.2.2 约束条件及优化目标 |
| 4.3 针对KSD-WA机制的启发式优化算法 |
| 4.3.1 最大密钥容量优先算法 |
| 4.3.2 最小增益保证算法 |
| 4.4 针对KSD-WA机制的深度强化学习优化算法 |
| 4.4.1 学习模型建立 |
| 4.4.2 DeepRL算法的训练 |
| 4.4.3 DeepRL算法的参数设置及其收敛性 |
| 4.5 在动态网络环境下的仿真分析 |
| 4.5.1 KSD-WA机制的密钥生成性能评估 |
| 4.5.2 KSD-WA机制资源共享的高效性验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 高效的时间-频域QKD编码方案(博士期间其他工作) |
| 5.1 提高密钥生成率的高阶时间-频域QKD编码 |
| 5.1.1 现有方案及其不足 |
| 5.1.2 基于非延时干涉环的时间-频域编码方案 |
| 5.2 NDI-TF-QKD方案的性能评估 |
| 5.2.1 基于IR攻击下的有效传输率评估 |
| 5.2.2 实际应用场景下的密钥生成速率评估 |
| 5.2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 附录 缩略语表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（9）基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光放大器概述 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 FOPA的研究进展 |
| 1.2.2 FOPA增益和带宽性能研究 |
| 1.2.3 FOPA噪声特性的研究 |
| 1.2.4 FOPA增益平坦性研究 |
| 1.2.5 FOPA应用研究 |
| 1.2.6 相位敏感型FOPA研究 |
| 1.3 论文研究内容和创新点 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 参考文献 |
| 第二章 FOPA的增益与噪声理论 |
| 2.1 四波混频效应 |
| 2.2 参量放大过程 |
| 2.3 相位敏感参量放大过程 |
| 2.3.1 基于χ~((2))介质的相位敏感参量放大过程 |
| 2.3.2 基于χ~((3))介质的相位敏感参量放大过程 |
| 2.3.3 级联型相位敏感光纤参量放大器的增益理论 |
| 2.3.4 级联型相位敏感光纤参量放大器的噪声理论 |
| 2.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第三章 FOPA的增益性能研究 |
| 3.1 单泵浦PI-FOPA增益的实验研究 |
| 3.1.1 单泵浦PI-FOPA的实验装置 |
| 3.1.2 单泵浦PI-FOPA的实验研究与分析 |
| 3.2 单泵浦PS-FOPA增益的实验研究 |
| 3.2.1 单泵浦PS-FOPA的实验装置 |
| 3.2.2 单泵浦PS-FOPA的实验研究与分析 |
| 3.3 级联型PS-FOPA增益均衡方案研究 |
| 3.3.1 方案设计 |
| 3.3.2 实验装置 |
| 3.3.3 实验结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 FOPA的噪声性能研究 |
| 4.1 单泵浦PI-FOPA噪声研究 |
| 4.1.1 放大量子噪声 |
| 4.1.2 泵浦转移噪声 |
| 4.1.3 拉曼额外噪声 |
| 4.2 级联型PS-FOPA噪声研究 |
| 4.2.1 放大量子噪声 |
| 4.2.2 泵浦转移噪声 |
| 4.2.3 拉曼额外噪声 |
| 4.3 一种空子载波间插的OFDM信号低噪声传输方案研究 |
| 4.3.1 方案设计 |
| 4.3.2 实验装置 |
| 4.3.3 结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 FOPA宽带增益平坦优化研究 |
| 5.1 多级级联型FOPA数学模型 |
| 5.1.1 多级级联型PI-FOPA数学模型 |
| 5.1.2 多级级联型PS-FOPA数学模型 |
| 5.2 FOPA增益平坦性优化算法研究 |
| 5.2.1 编码设定 |
| 5.2.2 初始化操作 |
| 5.2.3 变异操作 |
| 5.2.4 交叉操作 |
| 5.2.5 选择操作 |
| 5.2.6 终止操作 |
| 5.3 仿真优化 |
| 5.3.1 多级级联型PI-FOPA仿真优化 |
| 5.3.2 多级级联型PS-FOPA仿真优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录1: 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术成果 |
（10）基于链路分析和数字信号处理的OSNR与非线性估计算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 光性能监测关键参数 |
| 1.3 主要研究内容及创新点 |
| 1.4 文章结构安排 |
| 2 OSNR与非线性估计理论基础与研究现状 |
| 2.1 OSNR监测理论基础 |
| 2.2 OSNR监测算法研究现状 |
| 2.3 非线性估计理论基础 |
| 2.4 非线性估计研究现状 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于链路分析的OSNR监测算法研究 |
| 3.1 EDFA基本原理 |
| 3.2 OSNR监测算法原理 |
| 3.3 仿真方案及结果 |
| 3.4 实验方案及结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于链路分析和训练序列的非线性估计 |
| 4.1 基于链路参数的OSNR监测算法非线性不敏感的验证 |
| 4.2 非线性估计原理 |
| 4.3 仿真方案及结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录 |
| 附录2 英文简称列表 |
四、DWDM系统中光纤的非线性仿真分析（论文参考文献）
- [1]面向模拟光链路的硅基光子调控器件及系统研究[D]. 张强. 浙江大学, 2021(01)
- [2]半导体光放大器的增益饱和特性及波长转换技术的理论研究[D]. 徐贵勇. 江南大学, 2021(01)
- [3]大容量低成本城域光网络关键技术研究[D]. 舒亮. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]多波长掺铒光纤激光器与光放大器的特性研究[D]. 刘阳. 杭州电子科技大学, 2021
- [5]光纤传输系统中随机分布式散射的研究与应用[D]. 冯其光. 华中科技大学, 2020(01)
- [6]基于DMD的可调谐主动锁模光纤激光器研究[D]. 王蒙. 中央民族大学, 2020(01)
- [7]量子信号与经典光信号共纤传输中的噪声抑制波长分配方案[D]. 张鹏. 北京邮电大学, 2020(04)
- [8]量子密钥分发光网络的资源分配机制研究[D]. 牛佳宁. 北京邮电大学, 2020(01)
- [9]基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究[D]. 王凯. 北京邮电大学, 2019(01)
- [10]基于链路分析和数字信号处理的OSNR与非线性估计算法研究[D]. 向雅婷. 华中科技大学, 2019