SRS对DWDM光纤通信系统性能影响的研究

论文摘要

随着通信容量的增大,光纤系统复用信道数目的增加,输入光纤的光功率不断增强,光纤非线性效应成为影响密集波分复用光纤通信系统(DWDM)质量的重要因素。本论文研究的重点是光纤的受激喇曼散射(SRS)非线性效应对光纤通信系统性能的影响。它会导致信道间的功率转移,产生信道间的SRS串扰,引起输出功率波动,造成误码,降低通信系统的质量。论文采用解析分析和工程研究相结合的方法提出了一种物理意义清楚、实现简便的受色散限制SRS耦合效应的“分段时域分步法”分析计算模型,很好地解决了该问题无数学解析解的困难。该模型适用范围广,可用于各种Raman增益参数,任意信道间隔,不同的光纤色散参数,各种大小、形状的输入光功率信号,而且不受传输距离和复用信道数目的影响。论文基于该模型求解了DWDM系统各信道的传输功率,研究了光纤色散、光纤SRS效应对传输信号的影响,其中包括:传输功率的衰减、输出功率波动标准差、SRS串话,SRS信噪比,详细分析了色散走离能够减小SRS效应的规律和机理。本论文还借助于“时域分步法”模型,采用统计分析的方法,对色散下的SRS统计特性进行了深入研究,得到了在整码元色散走离条件下,WDM系统各信道传输功率的统计特性,推导了各信道传输功率的数学期望、标准差,证实了各信道传输功率符合高斯分布,计算了概率密度函数,并且与仿真数据取得了较好的一致。最终求得了SRS效应影响通信系统质量的误码率,较全面地完成SRS效应对DWDM光纤通信系统性能影响的研究。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 光纤非线性对通信系统的影响
• 1.1.1 受激喇曼散射（SRS）及其对光纤通信的影响
• 1.1.2 受激布里渊散射对光纤通信系统的影响
• 1.1.3 非线性折射率调制引起的非线性光学效应
• 1.2 光纤中SRS 非线性效应影响研究的历史
• 1.2.1 研究回顾
• 1.2.2 对前人SRS 研究的总结
• 1.3 本论文的工作
• 1.4 本论文的组织结构
• 第二章 建立色散限制条件下的SRS 效应分析计算理论模型
• 2.1 前人建立的分析计算模型
• 2.1.1 稳态分析
• 2.1.2 瞬态分析
• 2.1.3 以上模型的小结
• 2.2 建立色散限制条件下的SRS 效应分析计算理论模型
• 2.2.1 在一段光纤上,无色散限制的SRS 效应作用下光信号的传输
• 2.2.2 在一段光纤上,由于光纤色散在各路光信号产生的色散‘走离
• 2.2.3 建立色散限制条件下的SRS 效应分析计算理论模型
• 2.2.4 光纤段落长度的选取
• 第三章 基于时域分步法的数值仿真及其SRS 效应对DWDM 光纤通信系统性能的影响的研究
• 3.1 基于时域分步法仿真的光脉冲传输功率
• 3.1.1 光脉冲输出功率波形
• 3.1.2 光信号的平均传输功率
• 3.2 光脉冲信号传输功率波动的标准差
• 3.2.1 无色散走离时,五信道SRS 耦合系统传输功率波动的标准差
• 3.2.2 有色散走离时,五信道SRS 耦合系统传输功率波动的标准差
• 3.3 SRS 效应引起的RAMAN串话
• 3.4 SRS 噪声影响通信系统的性能
• 3.5 SRS 效应和色散引起的波形失真
• 3.6 输入功率与SRS 效应间的关系
• 3.7 信道数目与SRS 效应间的关系
• 3.8 光纤色散对SRS 效应的影响
• 3.8.1 两信道系统色散走离对SRS 耦合的影响
• 3.8.2 多信道系统,色散走离对SRS 耦合的影响
• 3.9 SRS 效应的对通信系统质量的影响
• 第四章DWDM 系统中色散走离条件下SRS 效应的统计特性
• 4.1 目前对DWDM 系统色散条件下SRS 效应的统计特性问题的研究现状
• 4.2 两信道系统统计特性的研究
• 4.2.1 短波长信道在色散走离和SRS 效应下产生的可能输出和概率
• 4.2.2 短波长信道输出功率的大小
• 4.2.3 短波长信道输出功率的统计特性
• 4.2.4 长波长信道输出功率的统计特性
• 4.3 多信道系统在色散走离和SRS 耦合作用下最短波长信道输出功率的统计特性..
• 4.3.1 三信道系统最短波长信道受色散走离和SRS 效应影响的分析
• 4.3.2 三信道系统最短波长信道在色散和SRS 效应下的输出功率
• 4.3.3 三信道系统,最短波长信道输出功率的统计特性
• 4.3.4 N 信道系统最短波长信道受色散和SRS 效应影响的输出功率统计特性
• 4.4 DWDM 系统各信道受色散走离和SRS 效应影响的输出功率统计特性
• 4.4.1 四信道系统中第1 信道受色散走离和SRS 效应的影响
• 4.4.2 四信道系统中第2 信道受色散走离和SRS 效应的影响
• 4.4.3 四信道系统中第3 信道受色散走离和SRS 效应的影响
• 4.4.4 四信道系统各信道的输出功率统计特性
• 4.4.5 N 信道系统各信道输出功率统计特性
• 4.5 WDM 系统在色散走离和SRS 效应影响的系统的统计特性数值仿真
• 4.5.1 两信道系统理论计算传输功率统计特性与数值仿真的比较
• 4.5.2 多信道WDM 信道系统传输功率统计特性理论计算与数值仿真的比较
• 4.6 N 信道系统各信道受色散走离和SRS 效应影响的系统的误码率
• 第五章 总结
• 5.1 本论文所作的主要工作
• 5.1.1 建立受光纤色散限制的SRS 效应的DWDM 系统的模型,并在此基础上研究SRS 耦合效应对通信系统性能的影响
• 5.1.2 受光纤色散限制的SRS 波分复用系统的统计特性研究
• 5.2 我们研究的创新之处
• 5.3 我们对受光纤色散限制的SRS 密集波分复用系统研究存在的不足
• 附录
• 参考文献
• 已发表、已录用和拟发表的文章
• 致谢