一、光网络与光子集成的发展（论文文献综述）
张若羽[1]（2021）在《基于一维光子晶体缺陷结构的声光器件研究》文中进行了进一步梳理
张岩[2]（2021）在《基于二维光子晶体的全光逻辑器件设计与研究》文中提出
王健,曹晓平,张新亮[3]（2021）在《片上集成多维光互连和光处理》文中进行了进一步梳理随着云计算和数据中心的高速发展,片上集成光互连和光处理凭借在集成度、速度、带宽及功耗等方面的独特优势,成为突破传统电子瓶颈的关键技术。同时,光子具有频率、偏振、时间、复振幅及空间结构等多个物理维度,可发展为多维混合复用技术,进一步提升光互连和光处理的带宽。结合光场多个物理维度资源,分别对片上集成多维光互连和光处理的关键技术进行了回顾,并对其未来发展趋势进行总结和展望。
赵岩[4]（2021）在《基于机器学习的相干光通信系统性能监测与损伤补偿技术研究》文中研究指明物联网、云计算和大数据等新兴业务的高速增长推动着光网络向具备高速长距离传输且精细化处理的大容量动态光网络方向演进。为满足繁杂多样的业务需求,光网络需通过实时感知光物理层链路质量且动态调度调制格式等网络资源来建立高谱效和高可靠的光连接,然而动态多变的光连接极大加剧了光网络的复杂性,导致需以较高的复杂度才能有效监测以光信噪比（Optical Signal to Noise Ratio,OSNR）为代表的物理层参数。高波特率、高阶调制格式和波分复用（Wavelength Division Multiplexing,WDM）等高速大容量传输使能技术显着地提升了光网络容量,但高入纤功率导致的显着光纤非线性效应成为限制大容量长距离网络性能的关键性因素之一。现有数字信号处理算法虽然能够有效地补偿光纤非线性损伤,但依旧存在着因计算复杂度过高而难以实际应用的局限性。高波特率传输需采用大带宽高采样率数模转换器（Digital Analog Converter,DAC）,技术难度大且实现成本高。因此,本文针对相干光通信系统中物理层参数监测方案复杂度过高、光纤非线性补偿算法有效性与复杂度相互制约及高波特率传输系统实现代价大等问题,展开了深入的研究,主要研究工作及创新点如下。1、针对现有调制格式识别方案中低复杂度与光纤非线性损伤容忍性难以兼得的问题,本文提出了一种基于随机森林的低复杂度且非线性容忍的调制格式识别方案。得益于简单的二叉树结构以及决策树集成实现的群体智能,随机森林算法可以在显着降低计算复杂度的同时有效克服光纤非线性损伤对调制格式特征分布的不利影响。16 GBaud偏振复用-4/8/16/32/64星座正交幅度调制（Polarization Multiplexing-4/8/16/32/64 Quadrature Amplitude Modulation,PM-4/8/16/32/64QAM）三波长WDM相干光通信系统仿真结果表明,PM-4QAM、PM-8/16QAM和PM-32/64QAM调制格式下当入纤功率分别高达12、7和6 dBm,即比最佳入纤功率大11、6和5 dB时,所提方案仍可保持100%的识别准确率,而且仅需30棵深度为5的决策树,计算复杂度相比于性能相当的深度神经网络算法至少降低了一个数量级。此外,进一步在16 GBaud PM-4/16/32QAM三波长WDM离线实验系统中验证了仿真训练过程所得调制格式识别模型的有效性,实验结果表明在比最佳入纤功率至少大4 dB的情况下该模型仍可实现100%的识别准确率。2、OSNR与调制格式的联合监测有利于在相干接收机中实现成本有效的链路质量诊断及调制格式自适应数字信号处理,但现有联合监测方案大都存在计算复杂度过高的问题。针对该问题,本文提出了一种基于随机森林的低复杂度OSNR估计与调制格式识别联合监测方案。随机森林中集成的众多决策树仅需执行少量计算复杂度低的比较运算,不仅能够以并行模式运行,而且决策树间的群体投票策略和平均策略可有效保证监测精度。16 GBaud PM-4/8/16/32/64QAM系统仿真结果表明,所提联合监测方案中OSNR的平均估计误差均值分别为0.24、0.29、0.31、0.38和0.66 dB,而且当OSNR低至5.12、7.45、10.74、15.15和 1 8.22 dB时,即比软判决前向纠错（Soft Decision Forward Error Correction,SD-FEC）门限至少小1.5 dB情况下,所提联合监测方案的调制格式识别准确率仍可保持在100%。相比于需耗费数以千计乘法运算的支持向量机等算法,所提联合监测方案可在实现性能相当甚至更优的前提下将计算复杂度降低一个数量级以上。与此同时,16 GBaud PM-4/16/32QAM离线实验结果表明,不仅OSNR估计误差小于支持向量机和深度神经网络等算法,而且在低于SD-FEC门限时调制格式识别准确率依旧可保持在100%。3、深度神经网络与微扰法的结合可有效实现与系统参数无关的光纤非线性损伤补偿,然而深度神经网络的无记忆前馈式结构使其依旧面临着非线性损伤补偿性能和计算复杂度相互制约的矛盾。针对上述难题,本文提出了一种基于简单循环神经网络的低复杂度光纤非线性损伤补偿方案。该方案通过利用循环神经网络的时间记忆性,显着降低了均衡过程所需的可反映光纤非线性损伤特征的“三重积”数量。而且,相比于已有基于深度全连接神经网络的方案,所提方案的计算复杂度降低一半左右,训练复杂度可降低一倍以上。三波长16GBaud PM-16QAM相干传输离线实验结果表明,所提方案可将最佳入纤功率提升1dB,Q值提升0.49dB。30 GBaud PM-16QAM仿真结果表明,相比于仅线性损伤补偿情况,单波长和三波长WDM系统下所提方案可将最佳入纤功率提升1 dB,Q值分别提升0.59dB和0.38dB,在硬判决前向纠错（Hard Decision Forward Error Correction,HD-FEC）门限下最大传输距离可分别提升270 km和210 km。4、为突破高成本的高采样率大带宽DAC对高波特率/Tbps级相干光传输系统实现的限制,本文设计了一种基于模拟子载波复用（Analog Subcarrier Multiplexing,ASCM）的单通道 1 Tbps相干光传输系统实施方案。该方案在保持子载波复用系统所具有的光纤非线性容忍性增强等优势的同时,可显着降低对DAC器件采样率和带宽要求。同时,结合K近邻（K-Nearest Neighbor,KNN）算法对非线性损伤进行抑制,进一步提升了系统性能。16 × 8 GBaud PM-16QAM ASCM系统仿真结果表明,相比于128GBaud PM-16QAM单载波系统,ASCM系统可将最佳入纤功率提升1dB,Q值提升2.02 dB,而且在KNN算法的均衡下,Q值还可以进一步提升0.46dB。在HD-FEC和SD-FEC门限下,ASCM系统最大传输距离可分别增加800km和900km。经KNN均衡后,HD-FEC门限下单载波和ASCM系统的最大传输距离可再增加200 km。
许弘楠[5]（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。
武刚[6]（2021）在《光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究》文中研究说明伴随着5G、云计算、大数据和人工智等IT技术的迅速发展,作为其主要支撑的光通信技术也迎来了新的变革与挑战。为了实现更高的数据传输速率,光通信系统中各类光模块和光器件性能大幅提升,并逐渐向小型化、高速化、集成化的方向发展。其中,硅基亚波长光栅因其卓越的光学衍射特性,被广泛应用于激光器、光探测器、耦合器、滤波器、传感器等光电子器件中,并可利用它们实现更为复杂的光子集成电路。此外,基于高品质因子微腔的多种功能器件的出现,极大地推动了光子集成和光子芯片等领域的发展。本文主要围绕亚波长光栅分束器及一种屋形光学谐振腔展开理论分析及实验研究,主要的创新点和研究成果如下:1.研究了非周期亚波长光栅的衍射光波前相位控制特性,提出了透射光为平行光束的一维亚波长光栅功率分束器,设计了偏转角分别为15°和30°、功率比为1:2的1×2功率分束器,仿真得到分束后两光束的偏转角分别为14.4°和29.5°,功率比约为1:1.87,与设计值基本相符。此外,还提出了一维亚波长光栅合束器、透射光为会聚光束的一维亚波长光栅功率分束器、一维亚波长光栅双焦透镜等结构,并对这些器件的性能进行仿真验证。2.提出了基于双层结构一维条形亚波长光栅的偏振分束器,设计了焦距40μm,能够实现波长1.55μm、垂直入射的TM偏振光反射会聚、TE偏振光透射会聚的偏振分束器。仿真得到的TM反射光束焦距为40 μm,焦点处光场强度的半高全宽约1.88 μm,总反射率为90.8%;TE透射光束焦距为38.3 μm,焦点处光场强度的半高全宽约1.7 μm,总透射率为82.4%。该器件能够很好地实现两种正交偏振态的分离,并使分束后的光束各自会聚。3.提出了基于二维块状亚波长光栅的1×N功率分束器,理论分析中,设计了焦距为10 μm的透射型1×3和1×4功率分束器,仿真得到二者的焦距分别为9.5 μm和9.7 μm,总透射率分别为89%和87.2%,焦平面上各会聚点光场强度的半高全宽均小于2 μm。实际使用中,在SOI晶片上制备了焦距为150μm、半径为216 μm的圆形1×3功率分束器和边长为370 μm的方形1×4功率分束器,测量得到两功率分束器的焦距约为170 μm,焦平面上会聚光斑轮廓清晰。4.提出了基于二维块状亚波长光栅的柱面透镜、柱面反射镜和柱面分束透镜。理论分析中,设计了焦距为6 μm的凸柱面透镜和凹柱面反射镜,仿真得到二者的焦距分别为5.85 μm和5.6μm,两线状会聚光斑光场强度的半高全宽分别为0.82μm和1.08 μm。实际使用中,制备了周期为0.6 μm、焦距为250μm、面积为400 μm×400 μμm的亚波长光栅凸柱面透镜,在600 μm处测得透射光束的线状远场图像,两正交方向光斑光场强度的半高全宽分别为250 μm和680 μm。当改变入射光的偏振方向时,线状光斑的归一化强度保持不变,表明基于二维亚波长光栅的柱面透镜具有低的偏振敏感性。此外,还制备了 1×2柱面分束透镜,并对其衍射特性进行测试。5.提出了基于二维块状亚波长光栅的光束偏转器,理论分析中,设计了面积为7.8μm×7.8 μm、偏转角分量为α=30°（光束在光栅平面内投影与χ轴的夹角）、β=30°（光束与z轴夹角）的光束偏转器,仿真得到光束偏转角α和β分别为31.4°和29.5°。实际使用中,制备了面积为400μm×400 μm、两偏转角分量均为30°的光束偏转器,测量得到两偏转角分量分别为α测=29.5°、β测=29.6°,实现了对平行光束精确的偏转控制。6.与他人合作提出并实现了与亚波长光栅功率分束器混合集成、对称分布的三单元/四单元单行载流子光探测器阵列。在-2V偏压下,测量得到与1×3光栅功率分束器集成的三单元光探测器阵列的最大射频输出功率为11.5 dBm@15 GHz,饱和光电流为70 mA@15 GHz;与1×4光栅功率分束器集成的四单元光探测器阵列的最大射频输出功率为13.1 dBm@15 GHz,饱和光电流为91 mA@15 GHz。和相同结构的单个单行载流子光探测器相比,饱和特性有较大的提升。7.提出了一种由非平行反射镜构成的屋形光学谐振腔,分析了不同区域入射光束的谐振条件,仿真得到顶部反射镜倾角为1°、高度为4.468μm、宽度为14.976μm的屋形谐振腔TE20,1模线宽小于0.008 nm,品质因子不小于1.938×105。与具有相同尺寸参数的平行平面腔相比,屋形谐振腔能够将光场限制在更小的区域,实现了更小的光谱线宽、更高的品质因子和更小的模式体积。此外,还提出一种扩展结构的锥顶形光学谐振腔,并对其谐振特性进行了理论分析。
陈光[7]（2021）在《光载射频信号处理若干技术及应用研究》文中研究说明光载射频信号处理是一门涉及射频技术和光子学的新兴交叉研究领域,其包括了光纤通信、无线通信、微波工程、模拟与数字信号处理、光电融合、光电子材料与器件、光载射频通信系统及网络应用等多个方面。光载射频技术的研究初衷是在射频系统中引入强大的光子技术,从而消除电子瓶颈的同时带来诸多优点,如高速率、低损耗、大带宽、小尺寸、低功耗、轻重量、高集成度、优良稳定性、抗电磁干扰、频率响应平坦、易于混合集成等技术优势。因此,通过采用基于光子学的射频信号处理技术可实现以前在电域内很难甚至是无法完成的功能或任务。正是由于这种巨大优势,光载射频通信自上世纪90年代开始研究以来,在信号处理、民用通信、国防军事、航空航天和医疗卫生等领域已得到了广泛的应用,并引起国内外学者的广泛关注。光载射频信号处理关键技术与光载射频通信（RoF）系统应用作为微波光子学两个重要的研究分支,近些年引起了研究者们的极大兴趣,并成为当前微波光子学的研究热点。本论文针对光载射频通信、光纤射频混合接入网络和微波光子雷达等民用和国防军事应用需求,依托国家自然科学基金重大项目等国家级课题,重点对光载射频信号处理关键技术和光载射频通信系统设计应用两方面开展研究工作。本论文的研究内容及创新点如下:一、提出了基于光串联单边带调制和光正交单边带复用的多模态相干光载射频通信系统为了解决多制式射频信号收发和传输面临的需求及挑战,提出一种采用光串联单边带调制（OTSSBM）和光正交单边带频谱复用（OOSSBM）的多模态相干光载射频通信系统方案,并在接收端采用数字信号处理算法辅助的相干检测,对多路相位调制码型信号的混叠信道进行识别和分离,实现了在相干光载射频通信系统中的多速率信号收发、调制解调与传输。（1）设计了相干RoF系统并进行了数值仿真,分析了 RoF系统中光载射频信号的频谱结构,并通过数字信号处理算法在接收端恢复了发射的2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK码型信号,给出了信号发射前和接收后的时域波形图和眼图对比。搭建了光载射频信号发送、传输、接收和处理的多信道高谱效相干光载射频通信实验平台。实验结果表明,对于所提出的不同类型及条件（单信道与双信道;OTSSBM与OOSSBM;40 km单模光纤传输与背靠背系统等）下的复用信号,经40公里单模光纤传输后系统性能良好,均满足误比特率（BER）低于10-9,品质因数达到6以上。（2）分析了采用OTSSBM和OOSSBM时,传输2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK信号,在保持能量效率适中的前提下,两种复用方案各自分别的频谱效率达到了 4.2 bit/s/Hz和4.9 bit/s/Hz,综合利用OTSSBM和OOSSBM两种方案达到7.4 bit/s/Hz。在提高光单载波射频通信系统的频谱效率和信道容量的同时,使用数字信号处理算法辅助的相干检测进行信号解调与恢复,没有增加额外的混叠信道分离硬件或光电器件,简化了系统结构和复杂度。二、设计了基于硅基光电子的相干光载射频通信集成发射模块和接收模块采用级联硅基微环谐振腔（MRR）结构,设计了具有波长选择性的高Q值、超窄带、可调谐的三通带光带通滤波器,并实现了基于MRR的光多载波产生的技术方案;设计了用于调制高速射频信号的硅基双电极马赫-曾德尔调制器（DE-MZM）;利用所设计的MRR滤波器和DE-MZM等硅基光电子器件,设计了一种发射多路多制式射频信号并提供多类型射频信号接入功能的光载射频信号集成发射机;利用硅基平面光波导设计了混合集成数字相干光接收机,并对所设计的集成发射模块和接收模块的性能做了系统品质因数（Q-factor）和误码率（BER）的验证和测试。（1）利用上下分插型（或称作“上传下载型”）硅基MRR设计了超窄带可调谐光带通滤波器,所设计的单微环谐振滤波器中心波长为1552.52nm,3dB带宽为0.04nm,FSR为10nm,并拥有陡峭的滤波窗口上升沿和下降沿,利用热光效应可调谐滤波通带。通过将三个硅基单微环级联,形成具有波长选择性和可重构性的三通带可调谐窄带光带通滤波器。三个通带的中心波长分别为1550.7 nm,1551 nm和1551.3 nm,其平坦度良好,通道间隔FSR达到10 nm,吸收损耗低于3 dB/cm,每个微环谐振滤波器的精细度Finesse为250,Qtotal达到38750,级联多频带微环谐振滤波器产生多载波光源,其尺寸在毫米级。（2）设计了高速硅基双电极马赫-曾德尔调制器（DE-MZM）,其带宽达到30 GHz,对于BPSK信号的数据速率接近10 Gbit/s。以三个频带作为光载波分别调制不同频段和类型的射频信号,以BPSK调制码型发射则每路信号达到10 Gbit/s的数据速率。设计了亚微米尺寸硅基波导可调谐光衰减器（VOA）,并分析了其特性。设计了双平行双电极马赫-曾德尔调制器,其被用于构成I/Q调制器。将有三个频带的微环谐振滤波器和三个硅基调制器串联后再并联,构成了在三个光载波上调制,同时加载多路不同类型宽带信号（如WiFi,WiMAX等射频信号,或数字信号和模拟信号的任意组合）的光载射频通信集成发射机,整个芯片尺寸为7.8 mm2的毫米量级。（3）为了解决相干光载射频通信系统对于数字相干接收机在集成度、功耗、工作稳定性、灵敏度、响应度波动、相位误差方面的进一步需求,设计了一种基于硅基平面光波导的集成数字相干光接收机前端,并测试了所设计的集成相干接收机前端模块的性能和参数指标。在1520 nm～1620 nm宽波长范围内,相位漂移在±1°,保证了相应端口良好的相位正交性。当温度在-5℃～80℃时,响应度幅度波动在±0.25 dB;相邻光电探测器端口之间的响应度偏差在0.4 dB之内。测试了对于112 Gbit/s PDM-QPSK调制码型信号的接收性能,得到了偏振正交方向X信道和Y信道上清晰且易于判决的星座图,以及品质因数（Q值）和信号光功率（光信噪比）的近似线性对应关系。三、设计基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术方案为了在一个光载射频信号处理系统中实现多项功能,并提高系统集成度及降低成本,对光载射频信号处理的三种核心技术——移相、滤波和倍频进行了综合方案设计。（1）基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器（DP-DPMZM）,设计了具有倍频功能的宽带光载射频信号移相器,不仅对射频信号进行2-6倍频调控,且在光域实现了 360°相位控制。仿真验证了其相移范围和倍频效果,相移量与相位调控参量接近线性关系,多倍频与相位控制这两种处理同时进行。分析了消光比的变化、90°混合器的幅度和相位不平衡性对相位漂移、幅度抖动及系统稳定性的影响。（2）借助MZM的单边带（SSB）调制（用于加载射频信号）和半导体光放大器（SOA）的光学非线性效应（慢光效应和相干布居振荡）,设计了一种滤波通带（中心波长）和3 dB带宽均可调谐的射频光子滤波器,该滤波器中心波长在15 GHz-20 GHz的频率范围内调节,并具有超过15 GHz的自由频谱范围（FSR）,中心波长不同,其FSR不同,最低的FSR亦超过15 GHz。调节SOA的注入电流,实现了其频带和3 dB带宽可调,在SOA驱动电流为420 mA左右时,FSR=15.44 GHz,滤波器通带的3 dB带宽BW3dB=2.45 MHz,品质因数Q-factor>6300（对于单通带滤波器,Q-factor=Finesse=FSR/BW3dB≈6302）,滤波器带外抑制比达到41 dB。（3）采用偏振分束器、偏振耦合器与两个SOA构成马赫-曾德尔干涉仪型结构（SOA-MZI）,设计了宽带射频光子移相器,数值模拟仿真结果表明:相移的动态范围达到360°、调控精度达到0.1°、相移带宽接近30 GHz,相位变化量与SOA驱动电流呈现良好的线性关系,且依照相移精度对相移量进行连续调节。这些特性均优于传统方案。此外也对所设计的射频光子移相器非线性失真原因做了初步分析。上述三个创新点不仅提升了光载射频通信系统的信道容量、频谱效率和多模态应用,丰富了光载射频信号发射和接入服务的多样性,还提高了系统集成度,降低功耗、减小器件尺寸,增强系统的稳定性和可靠性。实现了对射频信号的相位在光域进行连续精确调控,同时进行倍频和滤波等处理,增强了光载射频信号处理系统的综合功能。本论文针对基于光载射频通信的超宽带无线接入网络、微波光子雷达、光控相控阵、电子对抗系统以及其它需要高性能光载射频信号处理的领域开展研究,所取得的研究成果在未来相关研究领域中具有一定的实用价值和应用前景。
张斌[8]（2021）在《基于SPPs的光片上网络微纳器件研究》文中研究表明随着下一代多处理器系统芯片的设计趋势,片上网络需要数千种处理器件的集成,这就需要高性能器件来为高吞吐量和低延迟通信提供保障。传统的片上网络采用电信号来传输信息,电信号之间接口性能对片上网络的信息传输速率有着很强的限制,并可能影响网络级联后的功耗等。光片上网络（Optical Network on Chip,ONoC）具有大信道容量、高数据传输率、低能耗,与传统的电互连相比是一种很有前途的解决方案。在高度集成的光片上网络中,光子器件是光片上网络设计中不可缺少的一部分,如微环谐振器、电光调制器、滤波器、光开关等。但是它们在片上网络应用时,具有尺寸大、插入损耗大和调制速率低等问题。针对上述的问题,本文设计了两个微纳器件:光开关和电光调制器。研究将这两个基于表面等离子激元的器件集成应用到光片上网络中,以实现具有更高集成度的片上路由器中。主要研究了表面等离子激元（SPPs）的特性,通过时域有限差分算法对其进行仿真,对ITO的带电载流子层进行了电压调谐,使该层的介电常数的实部为零,从而在ITO材料与电介质界面上激发了表面等离子激元极化子模式。然后对器件结构模型的参数进行优化,以获得最佳的结构模型参数,然后对设计的光开关和电光调制器的性能参数进行分析。具体内容包括:（1）提出了一种基于表面等离子激元的光开关结构,研究了光开关的器件结构参数和机理理论分析;（2）使用直波导和90度的微环来构建定向耦合片上电光调制器,并且该器件实现了ON和OFF状态之间的高速切换。通过改进电压施加方法,研究了光片上网络电光调制器的特性;（3）将设计的两个微纳器件创新性地集成到片上光学互连网络中,并分别设计了基于表面等离子体的光学开关“蜂窝状”路由器架构和基于片上电光调制器的ORNoC系统。比较最近学者设计的器件参数,本文设计的光开关在电压2.35V和入射波长在1550nm时候,插入损耗2.1d B高于其他光开关器件,光开关功耗5.7f J低于其他光开关器件,光开关调制速率2Tbits/S大于其他光开关器件;设计的调制器在电压2.35V和入射波长在1550nm时候,调制器耦合传输距离3890nm尺寸最小,消光比15.2d B高于其他调制器器件,插入损耗1.2d B高于其他调制器,调制器功耗5.7fJ低于其他调制器器件,调制器调制速率0.75Tbits/S小于其他调制器器件。本文在光开关的基础上改进了耦合的距离,并且在调制器中将插入损耗降低了、调制速率提高了。利用设计的片上网络微纳器件,并进一步实现光器件在片上网络的集成,开展新型的光电子器件对片上路由器的探索性研究。为设计尺寸小、运算速度快、超紧凑的集成片上网络光互连系统提供技术参考。
邓灿冉[9]（2021）在《基于RSOA的器件特性优化及其应用于WDM-PON中ONU的传输特性》文中认为随着第五代移动通信技术的发展,蓝光视频的直播[1]、高清移动视频通话[2]、超清交互式网络电视[3]等相关宽带业务在不断地更新和普及现代社会的生活方式。同时新技术对移动网络所要求的带宽需求也在日益爆炸增长,这一现象对目前光通信技术中的数据传输速度和传输容量发起了巨大的挑战。对应的,相关行业的研究开发人员也在对周边配套设施和架构等新型关键应用技术进行不断的创新和应用。其中,拓宽光网络传输系统容量和最大化单位带宽的利用率是目前亟待突破的重要问题之一。基于在光纤传输系统中,反射型半导体光放大器（Reflective semiconductor optical amplifier,RSOA）作为体积小、成本低、易集成和低功耗的调制器,凭借及调制和放大一体的功能,完美契合目前光网络单元中调制器的要求。此外,合理地利用调制器的啁啾可以达到延长传输距离以及弥补传输损耗的功能,对调制器的设计和制作也有着指导性的意义。本论文的研究重点是半导体光放大器（Semiconductor optical amplifier,SOA）的调制和放大特性,并对集成半导体器件的啁啾特性加以研究分析。全文的主要工作内容分三个部分,具体结构有如下所示:1、在现有的SOA宽带稳态模型以及高效稳态模型的基础上,修改了RSOA中的有源区部分结构,并在建模中修改了参数,使模型更符合RSOA的工作原理。并在模拟中采用多阶迭代算法来更准确地计算RSOA处于工作区间时的有源区载流子浓度,使得模拟结果和数据更加精确。最后研究了偏置电流和前端输入光功率对RSOA的增益以及噪声指数的影响。2、设计了一种以不归零码型为上下行信号传输格式,基于SOA直接调制上行的DWDM-PON系统,并对不同传输速率下单光网络单元（Optical network unit,ONU）传输系统和多ONU的双向传输系统的进行了仿真模拟,并对结果进行分析和比较以验证可行性。仿真测试结果表明,该方案在直接检测的条件下上下行接受灵敏度分别可达-27.6d Bm和-32.5d Bm,可广泛应用于低成本的密集波分复用无源光网络（Dense wavelength division multiplexing-Passive optical network,DWDM-PON）领域。3、介绍了啁啾效应的原理以及啁啾的产生对光信号的影响,研究并讨论了常用调制技术的原理,对三种常见的调制器件的原理和优缺点进行了讨论。通过搭建仿真链路实现了对这三种调制器在调制中产生啁啾的观测,并分析和对比了这几种调制器在啁啾效应方面的优缺点,并在此工作基础上对电吸收调制器（Electro-absorption modulator,EAM）进行了10Gbit/s信号速率下的长距离传输性能仿真。
徐贵勇[10]（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》文中研究说明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。
二、光网络与光子集成的发展（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、光网络与光子集成的发展（论文提纲范文）
（3）片上集成多维光互连和光处理（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 片上集成多维光互连 |
| 2.1 多维光信号的片上数据传输 |
| 2.2 光信号的片上多维复用互连 |
| 2.3 光互连的核心集成器件 |
| 2.4 光互连的异构波导耦合 |
| 2.5 光互连的光子集成芯片/光模块 |
| 3 片上集成多维光处理 |
| 3.1 片上波长转换 |
| 3.2 片上光学频率梳 |
| 3.3 片上模式处理 |
| 3.4 片上偏振处理 |
| 3.5 片上光逻辑和光计算 |
| 3.6 片上可重构光处理 |
| 3.7 片上智能光处理 |
| 4 总结和展望 |
| 1)多材料体系： |
| 2)多集成方式： |
| 3)多物理维度： |
| 4)多频段： |
| 5)多媒介： |
| 6)多功能： |
| 7)多应用场景： |
（4）基于机器学习的相干光通信系统性能监测与损伤补偿技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 大容量动态光网络的发展趋势和研究意义 |
| 1.2 光性能监测与光纤非线性损伤抑制技术的研究现状和技术难题 |
| 1.2.1 研究现状 |
| 1.2.2 技术难题 |
| 1.3 论文的主要研究内容和结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 低复杂度且非线性容忍的调制格式识别方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于随机森林的调制格式识别方案设计 |
| 2.2.1 基于随机森林的调制格式识别方案原理 |
| 2.2.2 随机森林算法的训练过程 |
| 2.2.3 复杂度对比分析 |
| 2.3 仿真验证和性能分析 |
| 2.3.1 三波长16GBaud PM-MQAM系统仿真模型 |
| 2.3.2 仿真结果及性能分析 |
| 2.4 离线实验验证和性能分析 |
| 2.4.1 离线实验平台及关键参数 |
| 2.4.2 离线实验结果及分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 低复杂度的OSNR估计与调制格式识别联合监测方案设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于随机森林的低复杂度ONSR估计与调制格式识别联合监测方案设计 |
| 3.2.1 基于随机森林的低复杂度ONSR估计与调制格式识别联合监测方案原理 |
| 3.2.2 分类随机森林和回归随机森林在训练方面的区别 |
| 3.2.3 复杂度对比分析 |
| 3.3 仿真验证和性能分析 |
| 3.2.1 16GBaud PM-MQAM相干光通信系统仿真模型 |
| 3.2.2 仿真结果及性能分析 |
| 3.4 离线实验验证和性能分析 |
| 3.4.1 离线实验平台 |
| 3.4.2 离线实验结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于简单循环神经网络的低复杂度光纤非线性补偿方案研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于简单循环神经网络的低复杂度光纤非线性补偿方案设计 |
| 4.2.1 基于SRNN的低复杂度光纤非线性补偿方案原理 |
| 4.2.2 算法计算复杂度对比分析 |
| 4.3 仿真验证和性能分析 |
| 4.3.1 仿真模型 |
| 4.3.2 仿真结果及性能分析 |
| 4.4 离线实验验证和性能分析 |
| 4.4.1 离线实验平台及关键参数 |
| 4.4.2 离线实验结果及性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于模拟子载波复用的单波长通道1Tbps级系统方案设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于模拟子载波复用的单波长通道1Tbps级系统方案设计 |
| 5.2.1 基于ASCM的单波长通道1Tbps级系统方案原理 |
| 5.2.2 K近邻算法的训练和工作机制 |
| 5.3 仿真验证和性能分析 |
| 5.3.1 仿真条件 |
| 5.3.2 仿真结果及性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 论文总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 缩略词索引 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间发表学术论文、申请发明专利及参与科研项目情况 |
（5）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 |
（6）光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景 |
| 1.2 论文研究的意义 |
| 1.3 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 亚波长光栅的研究进展及应用 |
| 2.1 基于亚波长光栅的高反射镜 |
| 2.2 基于亚波长光栅的抗反射表面 |
| 2.3 基于亚波长光栅的光波导 |
| 2.4 基于亚波长光栅的偏振控制器件 |
| 2.5 基于亚波长光栅的相位控制器件 |
| 2.6 基于亚波长光栅的耦合器 |
| 2.7 基于亚波长光栅的滤波器 |
| 2.8 亚波长光栅的应用前景 |
| 2.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 亚波长光栅的严格耦合波分析法及器件设计方法 |
| 3.1 周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析法 |
| 3.1.1 一维条形周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析 |
| 3.1.2 二维块状周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析 |
| 3.2 基于亚波长光栅的光学器件设计方法 |
| 3.2.1 基于一维条形亚波长光栅的器件设计 |
| 3.2.2 基于二维块状亚波长光栅的器件设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 一维亚波长光栅分束器的研究 |
| 4.1 基于一维亚波长光栅的功率分束器 |
| 4.1.1 透射光为平行光束的功率分束器 |
| 4.1.2 基于一维亚波长光栅的合束器 |
| 4.1.3 透射光为会聚光束的功率分束器 |
| 4.1.4 一维条形亚波长光栅双焦透镜 |
| 4.2 基于一维亚波长光栅的偏振分束器 |
| 4.2.1 偏振分束器模型 |
| 4.2.2 偏振分束器的结构设计 |
| 4.2.3 偏振分束器的仿真验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 二维亚波长光栅分束器的研究 |
| 5.1 基于二维亚波长光栅的1×N功率分束器 |
| 5.1.1 具有会聚功能的透射型1×N功率分束器模型 |
| 5.1.2 1×N功率分束器的结构设计 |
| 5.1.3 1×N功率分束器的仿真验证 |
| 5.1.4 一种1×9功率分束器 |
| 5.2 基于二维亚波长光栅的柱面透镜、柱面反射镜 |
| 5.2.1 柱面透镜和柱面反射镜模型 |
| 5.2.2 柱面透镜和柱面反射镜的设计与仿真 |
| 5.2.3 柱面透镜的实验验证 |
| 5.3 基于二维亚波长光栅的柱面分束透镜 |
| 5.4 基于二维亚波长光栅的光束偏转器 |
| 5.4.1 光束偏转器模型及光束控制机理 |
| 5.4.2 光束偏转器的性能仿真 |
| 5.4.3 光束偏转器的实验验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 光栅功率分束器与光探测器阵列集成的研究 |
| 6.1 单行载流子光探测器原理 |
| 6.2 与亚波长光栅功率分束器集成的光探测器阵列结构 |
| 6.3 1×N光栅功率分束器的设计与制备 |
| 6.4 集成光探测器阵列的设计与制备 |
| 6.5 集成光探测器阵列的性能测试 |
| 6.5.1 暗电流测试 |
| 6.5.2 频率响应特性测试 |
| 6.5.3 交流饱和特性测试 |
| 6.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 屋形光学谐振腔的研究 |
| 7.1 一种屋形光学谐振腔 |
| 7.1.1 屋形谐振腔的结构及分析 |
| 7.1.2 屋形谐振腔的模式特性 |
| 7.2 一种锥顶形光学谐振腔 |
| 7.2.1 锥顶形谐振腔结构及分析 |
| 7.2.2 锥顶形谐振腔的模式特性 |
| 7.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及申请的专利 |
| 学术论文 |
| 申请专利 |
（7）光载射频信号处理若干技术及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光载射频信号处理的研究背景和意义 |
| 1.2 光载射频通信的发展动态及技术优势 |
| 1.2.1 光载射频信号处理与光载射频通信的国内外研究现状 |
| 1.2.2 光载射频通信技术的未来发展趋势 |
| 1.2.3 光载射频通信技术面临的挑战 |
| 1.2.4 射频光子信号处理在雷达系统中的应用及发展前景 |
| 1.3 论文主要内容及结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光载射频信号处理的理论基础 |
| 2.1 RoF系统中光载射频信号的产生 |
| 2.1.1 光载射频通信系统中的调制器 |
| 2.1.2 双光源外差混频技术 |
| 2.2 光电上变频和下变频技术 |
| 2.2.1 MZM实现上变频 |
| 2.2.2 EAM实现上变频 |
| 2.2.3 光电下变频技术 |
| 2.3 射频信号的光域调制与解调技术 |
| 2.3.1 光载射频信号的直接调制技术 |
| 2.3.2 光载射频信号的外调制技术 |
| 2.3.3 光载射频信号的包络检波解调 |
| 2.4 光载射频通信链路中的信号失真原因及分析 |
| 2.4.1 谐波失真问题研究 |
| 2.4.2 RoF系统光纤链路中的传输色散 |
| 2.4.3 RoF链路中的噪声产生原因及特性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 多信道高谱效相干光载射频通信系统 |
| 3.1 基于串联单边带调制的光载射频信号产生 |
| 3.1.1 光载射频信号串联单边带调制的方案设计 |
| 3.1.2 光载射频信号串联单边带调制的数学模型与理论推导 |
| 3.2 基于光正交单边带复用的光载射频信号产生 |
| 3.2.1 光载射频信号正交单边带复用的方案设计 |
| 3.2.2 光载射频信号正交单边带复用的理论推导与分析 |
| 3.3 多信道高谱效相干光载射频通信系统仿真与实验研究 |
| 3.3.1 相干光载射频通信系统仿真研究 |
| 3.3.2 多模态相干光载射频通信系统的设计及实验平台的建立 |
| 3.3.3 基于数字信号处理的光载射频通信相干接收与信号解调恢复 |
| 3.3.4 多信道高谱效光载射频通信系统实验结果及性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于硅基光电子的相干光载射频通信集成收发机 |
| 4.1 高Q值超窄带的光带通滤波器设计 |
| 4.1.1 基于硅基单微环的波长选择性光带通滤波器 |
| 4.1.2 基于串联多微环的可调谐超窄带光带通滤波器 |
| 4.2 基于硅基滤波器和硅基调制器的集成光载射频信号发射机设计 |
| 4.2.1 硅基双电极马赫-曾德尔调制器的设计与实现 |
| 4.2.2 硅基集成多信道光载射频信号发射机设计与实现 |
| 4.2.3 硅基光载射频信号发射机的仿真验证及结果分析 |
| 4.3 基于集成发射机的相干光载射频通信系统 |
| 4.3.1 集成相干光载射频信号发射机的实现 |
| 4.3.2 光载射频通信系统性能验证及结果分析 |
| 4.4 光载射频通信集成数字相干光接收机前端设计 |
| 4.4.1 集成数字相干光接收机的方案设计 |
| 4.4.2 集成数字相干光接收机前端的设计结构 |
| 4.4.3 数字相干光接收机前端模块的性能参数指标 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术 |
| 5.1 基于DP-DPMZM的光载射频信号移相与倍频方案 |
| 5.1.1 基于DP-DPMZM倍频相移方案的机理分析与数学模型 |
| 5.1.2 倍频功能的数值仿真与验证分析 |
| 5.1.3 移相功能的数值仿真结果及分析 |
| 5.1.4 基于DP-DPMZM的倍频移相系统性能影响因素分析 |
| 5.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器的设计方案 |
| 5.2.1 基于MZM和SOA的射频光子滤波模块设计 |
| 5.2.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器仿真验证及结果分析 |
| 5.2.3 射频光子滤波器的应用分析 |
| 5.3 基于SOA-MZI结构的光载射频信号移相器设计 |
| 5.3.1 光载射频信号移相的机理特点及典型设计方案分析 |
| 5.3.2 基于SOA-MZI结构的射频光子移相器设计方案 |
| 5.3.3 基于SOA-MZI的光载射频移相器仿真验证及结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究成果 |
| 6.2 不足之处及改进措施 |
| 6.3 未来展望 |
| 附录 |
| 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果目录 |
（8）基于SPPs的光片上网络微纳器件研究（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 表面等离子激元概述 |
| §1.3 光片上网络微纳器件的国内外研究现状 |
| §1.4 论文创新点及结构安排 |
| §1.4.1 论文的结构安排 |
| §1.4.2 论文的创新点 |
| 第二章 表面等离子激元基础理论研究和模拟方法选择 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 表面等离子激元的基本物理特性 |
| §2.2.1 表面等离子激元的色散特性 |
| §2.2.2 表面等离子激元的特征长度 |
| §2.3 数值模拟方法选择 |
| §2.3.1 有限元方法 |
| §2.3.2 时域有限差分算法 |
| §2.4 微纳器件的性能指标 |
| §2.4.1 调制速率 |
| §2.4.2 功耗 |
| §2.4.3 消光比 |
| §2.4.4 插入损耗 |
| §2.5 本章小结 |
| 第三章 基于表面等离子激元杂化的2×2 光开关研究 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 基于表面等离子激元的光开关结构设计 |
| §3.3 等离子体开关操作原理 |
| §3.4 光开关的结构仿真和优化 |
| §3.4.1 光开关的ITO厚度优化 |
| §3.4.2 光开关的入射波长优化 |
| §3.4.3 光开关的波长参数优化验证 |
| §3.5 光开关的性能分析 |
| §3.5.1 光开关消光比分析 |
| §3.5.2 光开关调制速率分析 |
| §3.5.3 光开关插入损耗分析 |
| §3.5.4 光开关功耗分析 |
| §3.6 本章小结 |
| 第四章 基于表面等离子的片上电光调制器的研究 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 基于表面等离子激元的电光调制器设计 |
| §4.3 电光调制器机理分析与结构仿真 |
| §4.3.1 电光调制器中透明导电氧化物TCOs机理分析 |
| §4.3.2 电光调制器中ITO材料的机理分析 |
| §4.3.2 电光调制器结构分析 |
| §4.4 电光调制器参数优化 |
| §4.4.1 电光调制器中ITO材料厚度的优化 |
| §4.4.2 电光调制器调制速率优化 |
| §4.5 电光调制器的性能分析 |
| §4.5.1 电光调制器消光比分析 |
| §4.5.2 电光调制器调制速率分析 |
| §4.5.3 电光调制器插入损耗分析 |
| §4.5.4 电光调制器功耗分析 |
| §4.6 本章小结 |
| 第五章 微纳集成器件在光片上网络(ONoC)的应用 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 光开关在光片上网络的集成应用 |
| §5.2.1 基于表面等离子激元开关的4×4“蜂窝状”路由器 |
| §5.2.2“蜂窝状”路由器架构操作规则与非阻塞性功能分析 |
| §5.3 电光调制器在光片上网络的集成应用 |
| §5.3.1 基于电光调制器的ORNoC架构 |
| §5.3.2 基于电光调制器的ORNoC的光网络接口 |
| §5.3.3 基于电光调制器的ORNoC的光网络接口通信方式 |
| §5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| §6.1 本文总结 |
| §6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间主要研究成果 |
（9）基于RSOA的器件特性优化及其应用于WDM-PON中ONU的传输特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 发展历史和国内外研究现状 |
| 1.3 本课题的研究内容 |
| 第二章 反射型半导体光放大器的建模与模拟 |
| 2.1 反射型半导体光放大器的概述 |
| 2.1.1 反射型半导体光放大器的结构 |
| 2.1.2 反射型半导体光放大器的原理 |
| 2.2 反射型半导体光放大器的功率增益特性 |
| 2.3 反射型半导体光放大器的物理模型 |
| 2.3.1 反射型半导体光放大器的建模 |
| 2.3.2 理论模型的求解方法 |
| 2.4 基于反射型半导体光放大器的仿真结果及分析 |
| 2.4.1 RSOA中载流子密度分布及分析 |
| 2.4.2 RSOA输出谱和噪声指数 |
| 2.4.3 RSOA增益与噪声指数特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 适用于10Gbit/s的半导体光放大器调制的多ONU双向传输研究 |
| 3.1 DWDM-PON技术概述 |
| 3.1.1 DWDM-PON原理结构 |
| 3.1.2 DWDM系统的特点 |
| 3.2 SOA在光纤通信系统中的应用 |
| 3.2.1 SOA在光纤通信系统中的线性应用 |
| 3.2.2 SOA在光纤通信系统中的非线性应用 |
| 3.3 单ONU双向传输研究 |
| 3.3.1 单ONU的单向传输研究 |
| 3.3.2 单ONU的双向传输研究 |
| 3.4 多 ONU 双向传输研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 集成半导体器件的啁啾效应分析与10Gbit/s数据传输测试 |
| 4.1 啁啾效应的基础理论 |
| 4.2 直接调制与间接调制 |
| 4.3 分布式反馈激光器的啁啾观测及分析 |
| 4.3.1 DFB激光器的工作原理 |
| 4.3.2 DFB激光器的优点 |
| 4.3.3 DFB激光器的啁啾观测 |
| 4.4 电吸收调制器的啁啾观测及分析 |
| 4.4.1 电吸收调制器的调制原理 |
| 4.4.2 电吸收调制器的啁啾观测 |
| 4.5 铌酸锂马赫-曾德尔调制器的啁啾观测及分析 |
| 4.5.1 铌酸锂马赫-曾德尔调制器的调制原理 |
| 4.5.2 铌酸锂马赫-曾德尔调制器的啁啾观测 |
| 4.6 10Gbit/s数据传输测试 |
| 4.7 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 主要结论 |
| 不足之处及未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（10）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 |
四、光网络与光子集成的发展（论文参考文献）
- [1]基于一维光子晶体缺陷结构的声光器件研究[D]. 张若羽. 南京邮电大学, 2021
- [2]基于二维光子晶体的全光逻辑器件设计与研究[D]. 张岩. 南京邮电大学, 2021
- [3]片上集成多维光互连和光处理[J]. 王健,曹晓平,张新亮. 中国激光, 2021(12)
- [4]基于机器学习的相干光通信系统性能监测与损伤补偿技术研究[D]. 赵岩. 北京邮电大学, 2021(01)
- [5]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)
- [6]光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究[D]. 武刚. 北京邮电大学, 2021(01)
- [7]光载射频信号处理若干技术及应用研究[D]. 陈光. 北京邮电大学, 2021(01)
- [8]基于SPPs的光片上网络微纳器件研究[D]. 张斌. 桂林电子科技大学, 2021
- [9]基于RSOA的器件特性优化及其应用于WDM-PON中ONU的传输特性[D]. 邓灿冉. 江南大学, 2021(01)
- [10]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)