40Gb/s高速光纤通信系统关键技术研究与实验分析

高速光纤通信系统是当前信息技术领域的重要研究方向，随着信息传输需求的飞速增长，40Gb/s的数据速率已经成为一个关键瓶颈。本论文由华中科技大学物理电子学专业的硕士研究生徐晓庚撰写，其研究在导师张新亮教授的指导下进行，得到了国家863计划和武汉市重大科技攻关项目的支持。 论文的核心内容涵盖了40Gb/s高速光纤传输系统的多个关键技术，包括： 1. 低噪声和宽带宽光放大器：这是实现高速传输的基础，需要研究高效能的光源和放大器来提升信号强度，减少信号在传输过程中的衰减和噪声影响。 2. 前向纠错码（FEC）技术：FEC是一种用于纠正传输过程中可能发生的错误的编码方法，它对于提高数据传输的可靠性至关重要。 3. 高效信号复用与解复用技术：通过多路复用技术，如WDM（波分多路复用），可以同时传输多个独立的数据流，提高传输容量。 4. 抗噪声和非线性效应的新型码型：研究新的编码方案，如非归零码（NRZ）、归零码（RZ）和载波抑制归零码（CS-RZ）以及它们的差分相移键控码（DPSK），这些码型需要具备更高的抗干扰能力和光谱效率。 论文中，作者首先对国内外相关技术进行了深入研究和综述，讨论了码型选择的重要性及其在高速光纤传输系统中的应用。然后，通过对马赫-泽德调制器（MZM）和电吸收调制器（EAM）的对比分析，作者推导了不同码型的理论解析表达式，并通过Matlab软件进行数值模拟，验证了理论分析结果与实际光谱的一致性。 进一步地，作者利用Optisystem软件进行模拟实验，探究了色散补偿光纤的不同放置方案对传输性能的影响，发现对称补偿方案具有最好的色散补偿效果。同时，通过背靠背测试、色散容忍度分析以及不同的色散管理方案，作者研究了不同码型在不同条件下的传输距离优化。 最后，徐晓庚在实验室环境下进行了40Gb/s高速光纤通信的实际传输实验，验证了理论分析和模拟实验的结论，得出CS-RZ码型具有最佳传输性能，而NRZ码型在色散容忍度上表现突出。 这篇论文深入探讨了40Gb/s高速光纤通信系统的关键技术，提供了实用的理论基础和实验数据，为相关领域的研究者和工程师提供了有价值的参考和实践经验。