偏振模色散的模拟器及补偿技术的研究

论文摘要

随着光放大器和色度色散补偿技术的不断提高,光纤的偏振模色散己经成为超高速、超长距离光纤通信系统发展的主要障碍。在40Gbit/s或更高速率的光纤通信系统中,PMD明显损害系统的传输性能、限制系统的传输速率和距离,因此,PMD的问题越来越突出,已经成为光纤通信领域研究的热点问题。然而,由于PMD是一个随机过程,随着频率和环境温度等条件而随机变化,使PMD的补偿比一般的补偿更加困难。本文将着重研究PMD的模拟器和动态补偿方法。本文首先介绍了课题的研究背景、研究意义以及偏振模色散目前在国内外研究的现状。介绍了偏振模色散的成因、国际上常用的描述方法以及有关偏振模色散的一些重要概念,如:双折射,耦合,主偏振态等。接着研究了偏振模色散对光通信系统的影响,通过计算机仿真研究了PMD引起的脉冲展宽,对接收机灵敏度的恶化和对接收机频谱的影响。通过分析仿真效果图,选取以接收信号的分频的功率作为补偿PMD的反馈控制信号;研究分析了针对不同速率的光传输系统,如何选取适合本系统的控制信号。接着研究了一种PMD模拟器,分析了保偏光纤的段数与模拟器性能的关系。最后针对40Gbit/s的光传输系统进行了PMD的动态补偿实验。通过分析,选择20GHz的功率作为补偿PMD的反馈控制信号。实验表明,选择的分频功率能够较好的补偿PMD对于系统的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 一、课题研究的背景
• 二、课题研究的目的与意义
• 三、国内外的研究现状
• 四、主要的研究内容
• 1 偏振模色散的基本理论
• 1.1 光纤的双折射效应
• 1.1.1 双折射的描述
• 1.1.2 双折射的频域表示
• 1.2 偏振模的耦合
• 1.3 偏振模色散的形成机理
• 1.3.1 内部因素
• 1.3.2 外部因素
• 1.4 偏振模色散的概念
• 1.4.1 偏振模色散的定义
• 1.4.2 主偏振态的概念
• 1.4.3 差分群时延
• 1.5 偏振模色散的描述方法
• 1.5.1 琼斯描述法
• 1.5.2 斯托克斯描述法
• 1.5.3 邦加球描述法
• 1.5.4 琼斯矩阵与穆勒矩阵
• 2 偏振模色散对光通信系统的影响的仿真分析
• 2.1 PMD 对脉冲展宽影响的研究分析
• 2.2 PMD 对接收机灵敏度的影响的仿真分析
• 2.3 PMD 对接收信号频谱的影响的仿真分析
• 2.4 PMD 对光传输距离的影响
• 2.5 小结
• 3 偏振模色散的模拟器的仿真研究
• 3.1 偏振模色散的仿真的提出
• 3.2 偏振模色散模拟器的建模
• 3.3 主偏振态的数学模型
• 3.4 偏振模色散的仿真过程
• 3.5 偏振模色散的仿真结果
• 3.6 小结
• 4 偏振模色散动态补偿系统的设计与实验
• 4.1 PMD 补偿的基本方法
• 4.1.1 PMD 前置补偿法
• 4.1.2 PMD 后置补偿法
• 4.1.3 PMD 补偿的两种工作状态
• 4.2 其他补偿PMD 的方法
• 4.2.1 电域补偿方法
• 4.2.2 光域补偿方法
• 4.2.3 信号中继再生法
• 4.2.4 调制码型与前向纠错技术
• 4.2.5 限制系统总的PMD 值
• 4.3 40GBIT/S 系统的偏振模色散的补偿方案的实验与分析
• 4.3.1 系统的组成
• 4.3.2 系统的工作原理
• 4.3.3 PMD 模拟器
• 4.3.4 PMD 补偿器
• 4.3.5 PMD 监测单元
• 4.3.6 计算机控制算法
• 4.3.7 算法优化
• 4.3.8 40Gbit/s 系统的PMD 的补偿结果及分析
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要