支持多用户的高速光编解码器差拍噪声抑制方法研究

OCDMA技术具有接入灵活、速率高、软容量大、支持多业务和内在安全性的优点，是下一代光接入网的使能技术之一。本课题针对差拍噪声严重影响相干光源OCDMA系统多用户性能的现状，围绕OCDMA系统中多用户差拍噪声的产生机理及其抑制方法这一关键科学问题，研究OCDMA系统中差拍噪声的机理；研究具有干扰抑制能力的新型编解码器物理结构；研究适用于新型编解码器的地址码构造方法；搭建高速多用户系统试验平台。通过本课题研究，预期将建立OCDMA系统中考虑同源和异源差拍噪声的理论模型与分析方法；提出能够抑制差拍噪声、具有高扩频增益的编解码器设计方法；建立兼顾软硬容量最优化的码字理论；研制扩频增益>30的光纤光栅相位编解码器；实现2.5Gbps以上速率、4个以上用户OCDMA系统的无误码传输。预期的成果将对提高OCDMA系统用户数做出贡献，为OCDMA的进一步发展和应用打下理论和技术基础。

本项目针对安全的全光接入网络应用，为2.5Gbps和10Gbps光传输链路提供物理层抗截获编码通信手段，为下一代接入网提供用户容量大、接入灵活、全光处理的码分多址接入技术。本项目紧紧围绕如何提高OCDMA系统用户容量和安全性能的关键问题，研究了OCDMA系统中基于光纤光栅的高性能编解码器设计方法、对差拍噪声和多址干扰的抑制抵消技术、光隐藏通信系统方案与性能、多用户动态可重构编解码传输平台，以及有助于进一步提高OCDMA系统性能的微波光子学器件与传输系统技术。取得了如下重要成果：1）提出了叠印采样、色散补偿、直流相移等新型光纤光栅编解码器设计方法，首次采用叠印光栅用作频谱相位编解码器，创造了光纤光栅频谱相位编解码器的码片长度高达64位的纪录。应用啁啾光栅提出并实现了集成差拍噪声抑制功能的编解码技术，提出并实现了能够补偿20km传输光纤色散的集成完全色散补偿功能的编解码技术。2）实验研究了光纤非线性阈值和时间门等消除和抑制多址差拍噪声干扰技术，提出一种基于最小传输点偏置的马赫增德尔调制器（MZM）的光电时间门（EOTG）方法，该方法能够消除部分干扰和噪声，改善8用户二维编码和3用户时域相位编码的多用户OCDMA接收性能。3）提出了基于超连续谱光源、码移键控-光码分多址（CSK-OCDMA）调制编码方式的光隐藏通信系统方案，当宿主和隐藏信道功率对比度小于14 dB时，隐藏信号对宿主信道接收机灵敏度的影响在0.4 dB以内，提高了OCDMA系统的安全抗截获传输性能。4）研究了有助于进一步提高OCDMA系统性能的微波光子学器件与传输系统技术。提出了光注入半导体激光器的阈值方案，提出了适用于模拟光传输链路的系列色散补偿方案。5）基于上述关键技术，搭建了多用户动态可重构编解码传输实验平台，用户数为32个、用户速率为10Gbps、传输距离达到120km、误码率达到2.2×10-11，实现国内OCDMA系统在传输容量上的突破。