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偏振模色散与光纤拉曼放大器研究

2020-12-07阅读(147)

偏振模色散与光纤拉曼放大器研究

论文摘要

偏振模色散已成为10Gbit/s以上光纤通信系统进行长距离传输必须考虑的重要因素之一,是目前光纤通信领域的一个研究热点。本论文主要围绕偏振模色散的理论基础知识而展开,重点讨论了偏振模色散在各个空间中的描述以及其间的关系、统计分布特性、偏振模色散补偿和实验、旋光纤特性以及光纤拉曼放大器中偏振模色散与增益、偏振相关增益之间的关系等,同时初步探讨、计算了旋光纤中信号的频谱特性以及利用旋光纤制作拉曼光纤放大器以控制偏振相关损耗的规律以及各参数之间关系。本论文的主要工作如下:本文首先对描述偏振模色散的有关概念及其特性等进行了总结,为以后各章的讨论提供了理论基础。深入讨论了偏振模色散的三种(斯托克斯空间、琼斯空间、坡印廷空间)表示方法及其三者之间的比较。指出三者的一致性、联系和各自的弱点。然后利用比较结果讨论了琼斯(Jones)空间和坡印廷(Poynting)空间所包含的在通讯过程中传输眼图预测所必需的信息。对由于PMD引起的探测器的电流变化作了估算。然后,讨论和计算PMD的有关自相关函数;通过对普通光纤中PMD信号功率谱的推导研究,结合前面结论,得出单向旋光纤中信号功率谱及其对单一频率下传输信号谱特性的影响;分析了旋周期与光纤拍长之间的关系对PMD、信号谱的特性的改变的特点。通过对光补偿器内部结构及反馈机制的讨论,描述了PMD补偿的原理,由于主态法不会增加系统的DGD值,故本文就一种主态(PSP)补偿法进行了理论分析和实验研究,并取得一致结论。利用理论推导和数值模拟的方法定量分析了单向旋光纤和周期旋光纤分别在常双折射和随机双折射情形下对PMD的消除影响。本文最后着重研究使用旋光纤的拉曼放大器的拉曼增益、偏振相关增益的部分统计规律与PMD参数、旋光纤参数之间的关系及相互影响。对ASE噪声也作了一些讨论和仿真计算。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 概述
  • 1.1.1 什么是偏振模色散PMD
  • 1.1.2 产生原因、特性
  • 1.1.3 对传输距离的影响
  • 1.1.4 测量、补偿技术
  • 1.2 研究的意义、必要性
  • 1.3 研究的现状
  • 1.4 论文的主要研究成果与内容安排
  • 第二章 偏振模色散（PMD）的基本特性
  • 2.1 偏振模色散
  • 2.1.1 基本概念
  • 2.1.2 偏振态描述
  • 2.2 偏振模理论
  • 2.2.1 偏振模色散成因
  • 2.2.2 偏振模色散定义、测量
  • 2.2.3 PMD 理论模型及表示
  • 2.3 PMD 矢量Ω 及其在STOKES 空间与JONES 空间中相互关系
  • 2.4 PMD 在坡印廷（POYNTING）空间中的表示
  • 2.5 一阶PMD 的琼斯（JONES）矩阵分段表示
  • 2.6 探测器电流估算
  • 2.6.1 一阶PMD
  • 2.6.2 高阶PMD
  • 2.7 PMD 的统计特性
  • 2.8 本章小结
  • 第三章 PMD 的统计模型及频谱特性
  • 3.1 双折射矢量、PMD 色散矢量? 统计特性
  • 3.2 与频率有关的PMD 参数及其统计特性
  • 3.2.1 PMD 矢量的自相关函数
  • 3.2.2 DGD 和PSP 的自相关函数
  • 3.3 旋光纤中信号偏振模色散特点及其频谱分析
  • 3.3.1 旋光纤PMD 矢量演化方程
  • 3.3.2 旋光纤中的偏振模色散
  • 3.3.3 旋光纤中信号谱特性
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 PMD 的补偿
  • 4.1 偏振模色散补偿方法
  • 4.2 主态补偿法理论分析
  • 4.3 补偿系统原理
  • 4.4 结果与讨论
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 旋光纤与PMD
  • 5.1 旋光纤原理与制备过程
  • 5.1.1 旋转参考面
  • 5.1.2 旋转如何减小PMD
  • 5.2 常双折射光纤
  • 5.2.1 单向旋光纤
  • 5.2.2 周期（交替）旋光纤
  • 5.3 随机双折射光纤
  • 5.3.1 双折射模型
  • 5.3.2 理论分析
  • 5.3.3 单向旋光纤
  • 5.3.4 周期旋光纤
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 PMD 与旋光纤拉曼放大器
  • 、标准方差?'>6.1 旋光纤拉曼增益均值、标准方差?
  • 、方差? 随p 的变化'>6.1.1 单向旋光纤拉曼增益均值、方差? 随p 的变化
  • 、SOP 夹角随光纤长度L 变化'>6.1.2 旋光纤拉曼增益均值、SOP 夹角随光纤长度L 变化
  • 6.1.3 旋光纤中放大信号的概率密度
  • 与A0 的关系'>6.2 旋光纤拉曼偏振相关增益PDG 均值<Δ>与A0 的关系
  • 6.3 旋光纤中拉曼ASE 噪声特性分析
  • 6.4 ASE 噪声的计算
  • 6.4.1 波动方程
  • 6.4.2 旋光纤传输模型
  • 6.4.3 用分步傅立叶法模拟产生ASE 噪声
  • 6.4.4 非高斯噪声的产生
  • 6.4.5 计算及结果
  • 6.5 本章小结
  • 第七章 总结与展望
  • 7.1 论文完成的工作
  • 7.2 论文的重点和创新点
  • 7.3 不足和改进、研究
  • 7.4 未来工作方向及重点
  • 致谢
  • 参考文献
  • 作者在攻读博士学位期间撰写的论文、专著、科研
  • 附录 A

    • 相关论文文献

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