全光信號(hào)處理由于可以突破傳統(tǒng)光-電-光轉(zhuǎn)換的速度限制,已成為實(shí)現(xiàn)未來高速大容量全光通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。全光信號(hào)變換作為全光信號(hào)處理的一個(gè)重要部分,是對(duì)信號(hào)本身的光場(chǎng)和頻譜進(jìn)行操控。木論文圍繞全光信號(hào)變換理論及應(yīng)用研究為核心,在基于濾波器線性信號(hào)變換理論分析,基于時(shí)空二元性信號(hào)變換以及信號(hào)監(jiān)測(cè)方面進(jìn)行了研究。概括木論文的研究貢獻(xiàn)和創(chuàng)新點(diǎn),有以下方面：（1）分析了全光線性信號(hào)變換的基本理論。理論分析了信號(hào)光場(chǎng)和頻譜的特征關(guān)系,由此提出并建立了基于濾波器線性信號(hào)變換的完整模型,用于分析各種數(shù)字譜變換和模擬譜變換的原理。提出了基于帶通濾波器信號(hào)解調(diào)的原理解釋。最后對(duì)比空間圖像變換技術(shù)和時(shí)域信號(hào)變換技術(shù),介紹了基于時(shí)空二元性信號(hào)變換的基本理論。（2）基于時(shí)空二元性,實(shí)現(xiàn)了時(shí)域成像和時(shí)域Fourier變換的功能。實(shí)現(xiàn)了時(shí)域小孔成像現(xiàn)象,并通過對(duì)比分析了時(shí)域透鏡成像、時(shí)域小孔成像、時(shí)域眼睛成像和時(shí)域Fresnel波帶片成像的基本原理。類比空間凸透鏡聚焦系統(tǒng),提出并實(shí)現(xiàn)了可重構(gòu)的時(shí)域Fourier變換和時(shí)域成像功能,并進(jìn)一步拓展研究了時(shí)域凹透鏡發(fā)散系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)波形拉伸的功能。研究了時(shí)域多透鏡的等效系統(tǒng),得到了“色散+時(shí)域透鏡+色散”系統(tǒng)與“時(shí)域透鏡+色散+時(shí)域透鏡”系統(tǒng)的等價(jià)關(guān)系,用于簡化多個(gè)時(shí)域透鏡級(jí)聯(lián)系統(tǒng)。（3）結(jié)合簡化的時(shí)域4-f系統(tǒng)和非線性信號(hào)變換技術(shù),實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜信號(hào)變換功能。在簡化的時(shí)域4-f系統(tǒng)的中心焦點(diǎn),進(jìn)行光場(chǎng)平方,光場(chǎng)相乘和共軛相乘操作,實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自卷積,卷積和相關(guān)運(yùn)算功能。利用自卷積運(yùn)算功能,提出并實(shí)現(xiàn)了矩形脈沖到三角脈沖及可調(diào)三角脈沖的轉(zhuǎn)換。利用卷積運(yùn)算功能,提出并實(shí)現(xiàn)了矩形脈沖到梯形脈沖和可調(diào)梯形脈沖的轉(zhuǎn)換。最后將結(jié)構(gòu)推廣到一般化的卷積系統(tǒng)和相關(guān)系統(tǒng),利用卷積系統(tǒng)提出并得到了算法轉(zhuǎn)移功能,利用相關(guān)系統(tǒng)提出并得到了信號(hào)幀頭識(shí)別功能。（4）研究了非相干信號(hào)的時(shí)域成像和時(shí)域Fourier變換功能。首先分析了針對(duì)于非相干信號(hào)用于時(shí)空二元性信號(hào)變換的基本理論。在時(shí)域成像方面,研究并驗(yàn)證了利用時(shí)域透鏡、時(shí)域小孔、時(shí)域眼睛和時(shí)域Fresnel波帶片實(shí)現(xiàn)非相干信號(hào)成像的功能,同時(shí)也研究了利用時(shí)域凸透鏡聚焦和時(shí)域凹透鏡發(fā)散系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)成像的功能。在時(shí)域Fourier變換方面,研究并驗(yàn)證了利用時(shí)域透鏡和時(shí)域Fresnel波帶片買現(xiàn)非相干信號(hào)Fourier變換的功能,同時(shí)也分析幾種時(shí)域透鏡Fourier變換系統(tǒng)對(duì)非相干信號(hào)進(jìn)行Fourier變換的基本原理。（5）信號(hào)監(jiān)測(cè)。分別在時(shí)域,頻域和射頻域上實(shí)現(xiàn)了傳輸信號(hào)色散的監(jiān)測(cè)。首先分析了待監(jiān)測(cè)信號(hào)受色散劣化以后的時(shí)域波形,頻域光譜和射頻譜的變化規(guī)律。在時(shí)域上,提出并實(shí)現(xiàn)利用異步直方圖技術(shù)和曲線擬合算法監(jiān)測(cè)NRZ-DPSK信號(hào)的色散的方法。在頻域上,提出并實(shí)現(xiàn)利用信號(hào)上下邊帶的與門功率得到信號(hào)邊帶的自相關(guān)函數(shù)曲線,從而監(jiān)測(cè)了RZ-OOK信號(hào)的色散。在射頻域上,分析了信號(hào)射頻譜特性,提出并實(shí)現(xiàn)了利用SOA的非線性效應(yīng)將信號(hào)的射頻譜轉(zhuǎn)移到探測(cè)光的光譜,從而監(jiān)測(cè)（N）RZ-DPSK信號(hào)的色散。

 

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頁數(shù)：163

 

【學(xué)位級(jí)別】：博士

 

文章目錄

摘要

Abstract

1 緒論

    1.1 全光信號(hào)變換的研究背景及研究意義

    1.2 全光信號(hào)變換的范疇和實(shí)現(xiàn)方法

    1.3 研究概況

    1.4 本論文的主要工作

2 信號(hào)變換的理論基礎(chǔ)

    2.1 引言

    2.2 信號(hào)分析

    2.3 基于濾波器的線性信號(hào)變換

    2.4 時(shí)空二元性的基本理論

    2.5 本章小結(jié)

3 基于時(shí)-空二元性的信號(hào)變換

    3.1 引言

    3.2 時(shí)域小孔成像系統(tǒng)

    3.3 時(shí)域Fresnel波帶片成像系統(tǒng)

    3.4 各種成像系統(tǒng)對(duì)比分析

    3.5 可重構(gòu)Fourier變換系統(tǒng)和成像系統(tǒng)

    3.6 透鏡Fourier變換系統(tǒng)對(duì)比分析

    3.7 透鏡系統(tǒng)等價(jià)結(jié)構(gòu)分析

    3.8 本章小結(jié)

4 基于時(shí)域4-f系統(tǒng)的全光信號(hào)變換

    4.1 引言

    4.2 三角脈沖產(chǎn)生

    4.3 脈寬可調(diào)三角脈沖產(chǎn)生

    4.4 梯形脈沖產(chǎn)生

    4.5 全光卷積系統(tǒng)及其應(yīng)用

    4.6 全光相關(guān)系統(tǒng)及其應(yīng)用

    4.7 本章小結(jié)

5 非相干光的時(shí)空二元性信號(hào)變換

    5.1 引言

    5.2 非相干信號(hào)變換理論

    5.3 非相干光成像系統(tǒng)分析

    5.4 非相干光Fourier變換分析

    5.5 本章小結(jié)

6 色散監(jiān)測(cè)技術(shù)

    6.1 引言

    6.2 基于波形變化監(jiān)測(cè)色散

    6.3 基于光譜變化監(jiān)測(cè)色散

    6.4 基于RF變化監(jiān)測(cè)色散

    6.5 本章小結(jié)

7 總結(jié)與展望

致謝

參考文獻(xiàn)

附錄1 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文目錄

附錄2 英文縮寫簡表