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随着越来越多的终端接入网络为人们提供各种各样的网络服务,通信技术在飞速发展的同时也面临着巨大的挑战,未来的通信系统必须能够提供高带宽、高容量的网络接入服务,光通信以其传输容量大、带宽宽、损耗低的优势将成为满足未来通信需求的有效手段之一。本文对光通信系统中的一种广泛使用的器件——马赫-增德尔调制器(MZM)进行了深入的研究,MZM在光通信系统中起着电光转换的作用,线性度是衡量MZM性能最重要的指标之一,本文采用无杂散动态范围(SFDR)来衡量线性度。SFDR越高,MZM线性度越好,调制过程中产生的非线性失真就越少。本文首先介绍了传统MZM的电光调制原理和传输函数,在介绍SFDR计算方法的基础上,分析了传统MZM的SFDR及影响SFDR的因素,结果表明:影响MZM线性度的主要因素为三阶互调失真(IMD3)。本文接着介绍了两种MZM的改进结构——微环辅助马赫-增德尔调制器(RAMZM)和并联马赫-增德尔调制器(DPMZM),这两种调制器采用合理的参数设置尽可能多地抑制IMD3,在最佳工作点处能够比较明显地提高系统SFDR,然而这些结构容忍性低,最佳工作点容易受其他因素影响而发生偏离,当偏离最佳工作点时,SFDR恶化明显。鉴于DPMZM功能多样、用途广泛,本文对这种结构进行了改进,提出了一种新型结构——基于多模干涉仪(MMI)的并联马赫-增德尔调制器(MMI-DPMZM)。由于MMI相对于Y型分路器分光更精确,MMI-DPMZM采用MMI替换DPMZM中的Y型分路器,具体来说,采用一种1×2可调光束比MMI替换DPMZM中外部MZM的Y型分路器,采用两种1×2非对称型MMI替换DPMZM中内部两个MZM的Y型分路器。本文还对MMI-DPMZM的原理、线性度、容忍性进行了研究,研究结果表明:这种结构与DPMZM具有相同的传输函数和最佳工作点,最高SFDR为129.89dB;但是由于MMI-DPMZM采用了一种可调光束比的MMI,光信号分配比例可以调节,当电信号分配比例发生偏离时,可以通过调节光信号分配比例来弥补调制器线性度的恶化,计算分析表明,当电信号分配比值在偏离最佳值±10%的范围内时,通过调整光信号分配比例值,系统的SFDR减少量能够控制在0.10dB范围内,这说明MMI-DPMZM对电信号偏离具有比较高的容忍性。本文还分析了MMI-DPMZM对MMI工艺误差的容忍性,当考虑MMI工艺误差时,系统SFDR能够达到129.60dB,这说明MMI-DPMZM对MMI工艺误差的容忍性很高。