全光信號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)。全光信號變換作為全光信號處理的一個重要部分,是對信號本身的光場和頻譜進行操控。木論文圍繞全光信號變換理論及應(yīng)用研究為核心,在基于濾波器線性信號變換理論分析,基于時空二元性信號變換以及信號監(jiān)測方面進行了研究。概括木論文的研究貢獻和創(chuàng)新點,有以下方面：（1）分析了全光線性信號變換的基本理論。理論分析了信號光場和頻譜的特征關(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解調(diào)的原理解釋。最后對比空間圖像變換技術(shù)和時域信號變換技術(shù),介紹了基于時空二元性信號變換的基本理論。（2）基于時空二元性,實現(xiàn)了時域成像和時域Fourier變換的功能。實現(xiàn)了時域小孔成像現(xiàn)象,并通過對比分析了時域透鏡成像、時域小孔成像、時域眼睛成像和時域Fresnel波帶片成像的基本原理。類比空間凸透鏡聚焦系統(tǒng),提出并實現(xiàn)了可重構(gòu)的時域Fourier變換和時域成像功能,并進一步拓展研究了時域凹透鏡發(fā)散系統(tǒng)實現(xiàn)波形拉伸的功能。研究了時域多透鏡的等效系統(tǒng),得到了“色散+時域透鏡+色散”系統(tǒng)與“時域透鏡+色散+時域透鏡”系統(tǒng)的等價關(guān)系,用于簡化多個時域透鏡級聯(lián)系統(tǒng)。（3）結(jié)合簡化的時域4-f系統(tǒng)和非線性信號變換技術(shù),實現(xiàn)了復(fù)雜信號變換功能。在簡化的時域4-f系統(tǒng)的中心焦點,進行光場平方,光場相乘和共軛相乘操作,實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自卷積,卷積和相關(guān)運算功能。利用自卷積運算功能,提出并實現(xiàn)了矩形脈沖到三角脈沖及可調(diào)三角脈沖的轉(zhuǎn)換。利用卷積運算功能,提出并實現(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)提出并得到了信號幀頭識別功能。（4）研究了非相干信號的時域成像和時域Fourier變換功能。首先分析了針對于非相干信號用于時空二元性信號變換的基本理論。在時域成像方面,研究并驗證了利用時域透鏡、時域小孔、時域眼睛和時域Fresnel波帶片實現(xiàn)非相干信號成像的功能,同時也研究了利用時域凸透鏡聚焦和時域凹透鏡發(fā)散系統(tǒng)實現(xiàn)可重構(gòu)成像的功能。在時域Fourier變換方面,研究并驗證了利用時域透鏡和時域Fresnel波帶片買現(xiàn)非相干信號Fourier變換的功能,同時也分析幾種時域透鏡Fourier變換系統(tǒng)對非相干信號進行Fourier變換的基本原理。（5）信號監(jiān)測。分別在時域,頻域和射頻域上實現(xiàn)了傳輸信號色散的監(jiān)測。首先分析了待監(jiān)測信號受色散劣化以后的時域波形,頻域光譜和射頻譜的變化規(guī)律。在時域上,提出并實現(xiàn)利用異步直方圖技術(shù)和曲線擬合算法監(jiān)測NRZ-DPSK信號的色散的方法。在頻域上,提出并實現(xiàn)利用信號上下邊帶的與門功率得到信號邊帶的自相關(guān)函數(shù)曲線,從而監(jiān)測了RZ-OOK信號的色散。在射頻域上,分析了信號射頻譜特性,提出并實現(xiàn)了利用SOA的非線性效應(yīng)將信號的射頻譜轉(zhuǎn)移到探測光的光譜,從而監(jiān)測（N）RZ-DPSK信號的色散。

 

華中科技大學(xué)湖北省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

 

頁數(shù)：163

 

【學(xué)位級別】：博士

 

文章目錄

摘要

Abstract

1 緒論

    1.1 全光信號變換的研究背景及研究意義

    1.2 全光信號變換的范疇和實現(xiàn)方法

    1.3 研究概況

    1.4 本論文的主要工作

2 信號變換的理論基礎(chǔ)

    2.1 引言

    2.2 信號分析

    2.3 基于濾波器的線性信號變換

    2.4 時空二元性的基本理論

    2.5 本章小結(jié)

3 基于時-空二元性的信號變換

    3.1 引言

    3.2 時域小孔成像系統(tǒng)

    3.3 時域Fresnel波帶片成像系統(tǒng)

    3.4 各種成像系統(tǒng)對比分析

    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)對比分析

    3.7 透鏡系統(tǒng)等價結(jié)構(gòu)分析

    3.8 本章小結(jié)

4 基于時域4-f系統(tǒng)的全光信號變換

    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 非相干光的時空二元性信號變換

    5.1 引言

    5.2 非相干信號變換理論

    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)測技術(shù)

    6.1 引言

    6.2 基于波形變化監(jiān)測色散

    6.3 基于光譜變化監(jiān)測色散

    6.4 基于RF變化監(jiān)測色散

    6.5 本章小結(jié)

7 總結(jié)與展望

致謝

參考文獻

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