臺灣博碩士論文加值系統

光纖微波傳輸系統中影響系統性能最主要因素是光纖色散。隨著光纖通信系統通道容量的不斷擴大，提高傳輸資料率和頻寬使用效率成為眾多研究者的研究目標。高頻段光纖微波傳輸系統在長距離傳輸過程中，傳統的光雙邊帶調變會引起嚴重的色散問題，而光學單邊帶調變是最普遍的解決方法，光學單邊帶調變能有效地抑制色散帶來的射頻功率損耗且延長信號的傳輸距離。另外本文提出了改進光學單邊帶調變的方法，能夠克服載波和邊帶引起的色散，然後傳輸距離也更遠。
本論文提出三種光學單邊帶調變架構。架構I中，藉由二次調變過程，且利用受激布里淵散射的漂移波長特性，故採用10.87 GHz電訊號分別注入雙調變架構中，經由相位偏移器調整所載入電訊號之相位，再利用受激布里淵散射效應來增強單邊帶調變性能。架構II中，藉由分佈反饋式雷射注入鎖模技術，輸出為13.75 GHz頻段注入調變器中，藉由增益腔模式下，將光載波兩旁的側模信號產生不對稱性現象，將位於長波段的邊帶放大，進而達到雙邊帶轉換為單邊帶訊號的調變。架構III中，使用法布里-柏羅雷射注入鎖模技術，輸出為11 GHz頻段注入調變器中，利用其增益腔模式的特性，達到強化右旁邊帶的效果，同時也抑制其它未鎖模的光源，而達到產生單邊帶訊號的調變。

The major factor affecting the performance is optical dispersion for Radio-on-fiber (ROF) system. The capacity of the optical communication system is blow up more and more, let improve the transmission data rate and bandwidth efficiency become the research goal of many researchers. For high frequency of ROF system in long-distance transmission, traditional optical double sideband (ODSB) modulation could cause severe dispersion problem and optical single sideband (OSSB) modulation method is usually used to solve it. OSSB modulation can suppress the power dissipation effectively and extend the signal transmission distance. This study propose the improved OSSB method, which can suppress the dispersion caused between carrier and sideband, then can be transmitted over a longer distance.
We propose three kinds of OSSB modulation scheme in this study. For experiment setup I : Using double modulation based on stimulated Brillouin scattering (SBS) to achieve modulation. An RF signal of 10.87 GHz was used for the double modulation scheme. By properly adjustig the phase shifter for phase difference between the two paths of electrical signal, due to the SBS effect to enhance performance of OSSB modulation. For experiment setup II : Based on an injection-locked distributed-feedback (DFB) laser to achieve modulation. An RF signal of 13.75 GHz was used into the modulator. The modulation sidebands become asymmetric because the lower sideband is resonantly amplified by the cavity mode for double-to-single sideband converter. For experiment setup III : Based on injection-locked Fabry-Perot (FP) Lasers to achieve modulation. An RF signal of 11 GHz was used into the modulator. The lower sideband of modulated signal is amplified and unlocked mode signal is attenuated by the cavity mode to produce OSSB modulation.

目錄
明志科技大學碩士學位論文指導教授推薦書 i
明志科技大學碩士學位論文口試委員審定書 ii
明志科技大學學位論文授權書 iii
誌謝 iv
摘要 v
Abstract vi
目錄 viii
圖目錄 xi
表目錄 xiv
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的與方法 1
1.3 論文大綱 2
第二章 光纖通訊 3
2.1 雷射輻射原理 3
2.2 雷射種類 5
2.2.1 法布里-柏羅雷射 5
2.2.2 分佈反饋式雷射 6
2.2.3 垂直腔面射型雷射 7
2.3 光纖系統調變技術 8
2.3.1 直接調變 8
2.3.2 外部調變 9
2.4 光纖的散射效應 10
2.4.1 受激布魯淵散射 10
2.4.2 受激拉曼散射 11
第三章 光學單邊帶調變架構（I） 13
3.1 相位偏移調變與SBS效應實驗原理 13
3.2 實驗架構 15
3.3 實驗結果 17
第四章 光學單邊帶調變架構（II） 24
4.1 DFB注入鎖模實驗原理 24
4.2 實驗架構 25
4.3 實驗結果 26
第五章 光學單邊帶調變架構（III） 34
5.1 FP注入鎖模實驗原理 34
5.2 實驗架構 35
5.3 實驗結果 36
5.4 架構（II）（III）分析比較 45
5.4.1 邊帶功率比 45
5.4.2 RF功率 48
5.4.3 相位雜訊 50
5.4.4 成本效益 51
第六章 結論與未來研究方向 52
6.1 結論 52
6.2 本研究之成果 52
6.3 未來研究方向 53
參考文獻 54

圖目錄
圖2.1、光的吸收與放射現象：(a)受激吸收 (b)自發放射 (c)受激放射 4
圖2.2、(a) Fabry-Perot雷射結構圖 (b)光輸出模態 6
圖2.3、(a)分佈反饋式雷射結構圖 (b)光輸出模態 7
圖2.4、垂直共振腔面射型雷射結構圖 8
圖2.5、直接調變示意圖 9
圖2.6、外部調變示意圖 9
圖2.7、(a)受激布里淵散射現象的示意圖 (b)能量頻譜示意圖 11
圖2.8、(a)受激拉曼散射現象的示意圖 (b)能量頻譜示意圖 12
圖3.1、相位偏移調變示意圖 13
圖3.2、受激布里淵散射產生單邊帶調變之示意圖 14
圖3.3、反饋光注入技術基於SBS效應產生光學單邊帶之架構圖 15
圖3.4、EML的輸出光源 18
圖3.5、MZM輸出光譜圖 18
圖3.6、光循環器port 3輸出I光譜圖 19
圖3.7、光循環器port 3輸出II光譜圖 19
圖3.8、EDFA輸出光譜圖 20
圖3.9、經過檢光器後檢測出10.87 GHz的頻譜圖 20
圖3.10、有/無反饋光注入條件下隨著改變調變頻率之邊帶功率比量測 22
圖3.11、有/無反饋光注入條件下隨著改變調變頻率之相位雜訊量測 22
圖3.12、隨著改變注入光功率之邊帶功率比和相位雜訊量測 23
圖3.13、有/無反饋光注入條件下之相位雜訊圖 23
圖4.1、為利用DFB注入鎖模技術產生單邊帶調變之示意圖 24
圖4.2、基於DFB注入鎖模技術產生光學單邊帶之架構圖 25
圖4.3、DFB輸出光源 27
圖4.4、增益腔模式發生於13.75GHz 28
圖4.5、半導體光放大器輸出後的雙邊帶訊號光譜圖 28
圖4.6、經EDFA輸出光譜圖 29
圖4.7、進入光檢測器之前的光學單邊帶訊號光譜圖 29
圖4.8、經過檢光器後檢測出13.75 GHz的頻譜圖 30
圖4.9、隨著改變調變頻率下之邊帶功率比量測 31
圖4.10、奴訊號低功率和高功率情況下隨著改變頻率間隔之邊帶功率比量測 32
圖4.11、在不同的頻率間隔下隨著改變奴訊號功率之邊帶功率比量測 32
圖4.12、在不同的頻率間隔下隨著改變奴訊號功率之相位雜訊量測 33
圖4.13、13.75 GHz頻段的光單邊帶之相位雜訊圖 33
圖5.1、基於FP注入鎖模技術產生單邊帶調變之示意圖 34
圖5.2、基於FP注入鎖模技術產生光學單邊帶之架構圖 35
圖5.3、FP輸出光源 38
圖5.4、增益腔模式發生於11 GHz 38
圖5.5、半導體光放大器輸出後的光雙邊帶訊號光譜圖 39
圖5.6、經EDFA輸出光譜圖 39
圖5.7、進入光檢測器之前的光學單邊帶訊號光譜圖 40
圖5.8、經過檢光器後檢測出11 GHz的頻譜圖 40
圖5.9、隨著改變調變頻率下之邊帶功率比量測 42
圖5.10、奴訊號低功率和高功率情況下隨著改變頻率間隔之邊帶功率比量測 42
圖5.11、在不同的頻率間隔下隨著改變奴訊號功率之邊帶功率比量測 43
圖5.12、在不同的頻率間隔下隨著改變奴訊號功率之相位雜訊量測 43
圖5.13、11 GHz頻段的光單邊帶之相位雜訊圖 44
圖5.14、進入光檢測器前的光學單邊帶：(a)架構II (b)架構III 46
圖5.15、增益腔光譜圖：(a)架構II (b)架構III 47
圖5.16、檢測後的RF訊號：(a)架構II (b)架構III 49
圖5.17、相位雜訊比較圖 51



表目錄
表5.1、分別為注入鎖模實驗的邊帶功率比 45
表5.2、分別經光電轉換後的RF功率 48
表5.3、分別為100 KHz後的相位雜訊值 50
表5.4、成本與性能結果比較 51

參考文獻
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