基于微環(huán)諧振腔光碼分多址編解碼器的設(shè)計及特性分析.pdf

1、光碼分多址(OCDMA)技術(shù)結(jié)合了電CDMA的優(yōu)點和光纖通信的帶寬優(yōu)勢，是實現(xiàn)全光通信的重要技術(shù)之一。光編解碼器作為OCDMA系統(tǒng)的核心器件，正在向更高集成度、更易調(diào)諧、更多用戶的方向發(fā)展。微環(huán)諧振腔憑借其模式體積小，選頻特性優(yōu)越，支持多調(diào)諧方式以及兼容微電子批量加工等優(yōu)點，成為滿足光編解碼器發(fā)展需求的有效方案之一。目前，該類型編解碼器在理論和結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，主要存在三方面的問題：一是部分編解碼方案欠佳，體現(xiàn)在利用微環(huán)一維編解碼方式，限制

2、了系統(tǒng)容量的擴(kuò)展；二是編解碼器性能不高，解碼輸出自/互相關(guān)峰值比較低；三是用戶容量不易擴(kuò)展，編解碼信道頻帶利用率低。此外，在OCDMA系統(tǒng)傳輸過程中常伴隨旋轉(zhuǎn)信號的傳輸，這就需要實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)光信號的接收、發(fā)送及解碼。針對上述問題，本文在以下方面展開了研究工作：
　　1.利用微環(huán)諧振腔陣列下載端反射譜結(jié)合相移器相位變換，提出了以微環(huán)陣列為核心單元的二維相干光編解碼器結(jié)構(gòu)；建立了微環(huán)陣列結(jié)構(gòu)的傳輸矩陣方程；分別研究了耦合雙環(huán)、串聯(lián)三環(huán)編

3、解碼器結(jié)構(gòu)的反射譜特性；分析了上述兩種編解碼器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與自/互相關(guān)峰值比的關(guān)系。通過數(shù)值仿真得到這兩種結(jié)構(gòu)波長/相位二維解碼的時域/頻域輸出譜線和自/互相關(guān)峰值比，理論上驗證了微環(huán)諧振腔陣列編解碼器的可行性。
　　2.設(shè)計并研究了編解碼器優(yōu)化方法，提出了最佳耦合系數(shù)法、耦合系數(shù)高斯\平坦化分布優(yōu)化法以及半徑優(yōu)化法。針對并聯(lián)耦合雙環(huán)、串聯(lián)三環(huán)兩種編解碼器結(jié)構(gòu)，對比其優(yōu)化前后的編解碼器性能。理論計算表明，優(yōu)化后的編解碼器結(jié)構(gòu)提高了自

4、/互相關(guān)峰值比。
　　3.利用游標(biāo)效應(yīng)易于擴(kuò)展微環(huán)自由頻譜寬度的優(yōu)點，優(yōu)化了編解碼器結(jié)構(gòu)，增大了系統(tǒng)用戶容量。分析了游標(biāo)效應(yīng)下，微環(huán)串聯(lián)編解碼器結(jié)構(gòu)的3dB帶寬、矩形因子、峰值反射率以及偽模抑制特性，仿真實現(xiàn)了該結(jié)構(gòu)的二維波長跳頻/相位編解碼。結(jié)果表明，具有游標(biāo)效應(yīng)的微環(huán)串聯(lián)結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)展用戶容量。
　　4.針對OCDMA傳輸過程中的旋轉(zhuǎn)光信號接收和發(fā)送，設(shè)計并實現(xiàn)了一種聚合物倒錐透鏡型單通道旋轉(zhuǎn)連接器。理論分析了該器件的結(jié)構(gòu)