高速光通信系统中偏振模色散补偿的研究

论文摘要

本文在研究了偏振模色散(PMD)补偿反馈方式的基础上,着重研究了前馈补偿方法,主要工作包括:(1)介绍了偏振模色散的相关基础知识,包括偏振模色散的定义、形成原因、表示方法和计算理论等方面。然后重点讨论了目前高速光通信系统中常用的几种PMD补偿技术,为开展偏振模色散补偿的研究工作打下了坚实的基础。(2)针对反馈式的高阶偏振模色散补偿的几个关键技术进行了研究和实验模拟,首先比较了电带宽和偏振度(DOP)作为反馈信号的特性,指出了从性能上讲,二种反馈信号都随一阶PMD变化而具有线性变化,当系统中有高阶偏振模色散时,二者均不具有线性的变化,但偏振度的性能要优于电带宽信号的结论。其次分析了高阶偏振模色散对非归零(NRZ)码和归零(RZ)码的偏振度的影响,结果表明二阶PMD对RZ码的DOP的影响较为严重,而对NRZ码而言,影响不明显。(3)针对反馈式的偏振模色散补偿存在补偿时间长,实时PMD补偿困难的缺点,重点研究了前馈式一阶和二阶偏振模色散矢量信号的提取,提出了一种前馈式的PMD补偿方法,进行了理论分析和实验模拟,验证了这种方法的有效性。这也是本文的研究重点和创新之处。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图索引
• 第1章 绪论
• 1.1 偏振模色散的研究背景和意义
• 1.2 偏振模色散研究现状和进展
• 1.3 论文的结构安排
• 第2章 偏振模色散的基本理论
• 2.1 偏振模色散的概念
• 2.1.1 差分群时延（DGD）
• 2.2 偏振模色散的形成原因
• 2.2.1 双折射
• 2.2.2 偏振模的耦合及对光信号的影响
• 2.3 偏振模色散的偏振主态（PSP）模型
• 2.4 偏振模色散的数学描述方法
• 2.4.1 琼斯描述法
• 2.4.2 斯托克斯描述法
• 2.4.3 邦加球描述法
• 2.5 高阶偏振模色散
• 2.6 偏振模色散的统计特性
• 2.6.1 一阶PMD的统计特性
• 2.6.2 二阶PMD的统计特性
• 2.7 PMD测量方法简介
• 2.7.1 干涉方法
• 2.7.2 传输矩阵方法
• 2.8 偏振模色散的补偿技术
• 2.8.1 电域补偿
• 2.8.2 光域补偿
• 2.8.3 光电结合补偿
• 2.8.4 PMD前置补偿（PSP传输法）
• 2.8.5 PMD后置补偿
• 2.9 本章小结
• 第3章 偏振模色散补偿中反馈控制信号特性研究
• 3.1 引言
• 3.2 电带宽作反馈信号
• 3.2.1 电带宽作反馈信号的原理
• 3.2.2 电带宽信号与PMD的关系
• 3.3 偏振度作为反馈信号
• 3.3.1 信号的DOP理论模型
• 3.3.2 偏振度与 PMD的关系
• 3.4 本章小结
• 第4章 反馈方式下不同码型的偏振模色散补偿性能分析
• 4.1 常见的调制码型
• 4.1.1 码型的研究历史
• 4.1.2 几种常用码型的数学表述
• 4.2 不同码型的光偏振度对高阶PMD的响应
• 4.2.1 高阶PMD对DOP的影响分析
• ω对DOP的影响'>4.2.2 主态旋转速率（PSPrr）（?）_ω对DOP的影响
• 4.2.3 PCD对DOP的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 前馈取样方法的自适应偏振模色散补偿研究
• 5.1 一阶偏振模色散矢量的大小和方向的提取和补偿方法
• 5.2 前馈取样方式的高阶偏振模色散补偿
• 5.2.1 一种快速获取一阶及二阶偏振模色散矢量的方法
• 5.2.1.1 测量的基本原理
• 5.2.1.2 PMD矢量大小和方向模拟
• 5.2.1.3 结论
• 5.2.2 高阶偏振模色散前馈补偿算法及模拟结果
• 5.2.2.1 三段前馈补偿器及补偿原理
• 5.2.2.2 前馈高阶补偿系统及模拟结果
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士期间发表的论文和参与研究项目
• 附录B 本文常用英文缩写
• 致谢