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基于单双向半导体光放大器的相位敏感放大器实现QAM解聚合的片上光学矢量正交解复用方案提案

DOI：10.1109/ACCESS.2018.2885815 期刊：IEEE Access 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 本文提出了一种简单的光学矢量正交解复用（QD）方案，用于将输入的10 Gbaud 16/32/64正交幅度调制（QAM）信号分解为两路脉冲幅度调制（PAM）流。该QD方案基于单向双向简并相位敏感放大器（PSA），其中提取的同相和正交分量的波长与偏振状态与输入信号保持一致。由于该QD采用半导体光放大器（SOA）基PSA实现，因此也可构建芯片级QD系统，为光信号处理提供集成化平台。数值模拟表明：该QD系统的传输特性显示SOA基PSA具有44.1 dB的高相位敏感增益消光比。通过数值研究解复用后数据流的星座图、误差矢量幅度（EVM）和误码率（BER），验证了所提QD方案的可行性。对于输入光信噪比（OSNR）为25 dB的10 Gbaud 16/32/64 QAM信号，解复用后的PAM4/PAM6/PAM8信号在10^-3 BER处分别实现了6.1 dB、5.6 dB和8.2 dB的接收端OSNR改善。此外，为优化子系统性能，还研究了BER性能与子系统双臂相位差的关系。仿真结果表明：该QD能良好实现高级别QAM信号的光矢量解复用功能，可应用于光矢量信号的信息解复用、格式转换及直接检测，在灵活光网络中具有重要应用价值。
作者： Jiabin Cui，Guo-Wei Lu，Hongxiang Wang，Yuefeng Ji
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出并验证一种简单的光学矢量正交解复用方案，该方案利用单个基于双向半导体光放大器的相位敏感放大器，将高级QAM信号解聚为PAM流，从而实现光信号处理的片上集成。

研究成果

所提出的QD方案能有效将高层级QAM信号解聚为保持波长和偏振特性的PAM流，在OSNR性能上实现显著提升（例如16QAM转PAM4可达6.1dB增益）。基于SOA的设计支持片上集成，为灵活光网络应用提供可能，但环境敏感性和相位相干性问题仍需在未来实施中解决。

研究不足

该研究依赖数值模拟而未经实验验证。声学和热效应等环境因素会影响相干性，需通过主动锁相或片上集成来缓解。使用自由运行载波产生相位相干的连续泵浦光和信号载波具有挑战性。高阶调制格式对相位差更为敏感，从而限制了性能。

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