光纤通信系统中偏振模色散及其补偿技术的研究

论文摘要

随着社会信息化的发展,光纤通信的传输速率和距离在不断增加,在40Gbit/s以上的高速光纤通信系统中,偏振模色散(PMD)对系统性能的影响越来越大,成为限制光纤通信系统容量和距离的重要因素。本文首先对偏振模色散的有关概念及其特性进行了总结,为以后各章的讨论提供了理论基础,并给出了一种光纤偏振模色散模型。然后基于此模型,总结了目前常用的偏振模色散补偿方法,并分析了偏振模色散补偿系统的一般框架。本文重点对偏振度(DOP)作为反馈信号的补偿系统进行研究。首先给出了DOP随差分群时延(DGD)的理论曲线,并进行了仿真分析。然后在仿真软件上构建了一阶和二阶PMD补偿系统,编写了反馈控制算法,并和基于电功率反馈的补偿系统进行了性能比较。最后给出了偏振度椭球理论,对其进行了仿真分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题目的和意义
• 1.2 国际国内研究状况和进展
• 1.3 论文主要内容
• 第二章 偏振模色散的基本理论
• 2.1 偏振光、偏振器件的表示方法
• 2.1.1 偏振光的琼斯矢量表示法
• 2.1.2 偏振光的椭圆参量表示法
• 2.1.3 偏振光的斯托克斯矢量表示法
• 2.1.4 偏振光的邦加球（Poincarésphere）表示法
• 2.1.5 偏振器件的琼斯矩阵表示法
• 2.1.6 偏振器件的米勒矩阵表示法
• 2.2 光纤通信中偏振模色散理论
• 2.2.1 普通单模光纤中产生偏振模色散的原理
• 2.2.2 偏振模色散的主态唯象理论
• 2.2.3 高阶PMD 理论
• 2.3 研究PMD 的理论模型
• 2.3.1 PMD 矢量的级联
• 2.3.2 琼斯矩阵法
• 第三章 PMD 补偿的原理与方法
• 3.1 PMD 补偿的基本原理
• 3.1.1 PMD 前置补偿原理
• 3.1.2 PMD 后置补偿原理
• 3.1.3 二阶PMD 补偿原理
• 3.2 PMD 补偿器的一般模型
• 3.2.1 PMD 补偿单元（补偿器）
• 3.2.2 反馈控制信号
• 3.2.3 控制算法
• 3.3 克服或减小PMD 的其它方法
• 第四章 偏振度应用于PMD 补偿系统的研究
• 4.1 偏振度（DOP）的定义
• 4.2 一阶PMD 条件下偏振度作为反馈信号特性分析
• 4.2.1 DOP 与相关函数的关系
• 4.2.2 DOP 与DGD 的数学关系
• 4.2.3 高斯脉冲的DOP 与DGD 的数学关系
• 4.2.4 DOP 与DGD 关系的仿真分析
• 4.3 一阶PMD 补偿系统研究
• 4.4 二阶PMD 条件下偏振度作为反馈信号特性分析
• 4.5 二阶PMD 补偿系统研究
• 4.6 偏振度椭球法
• 4.6.1 偏振度椭球基本原理
• 4.6.2 一阶PMD 条件下偏振度椭球仿真试验
• 4.6.3 二阶偏振度椭球基本原理
• 4.6.4 二阶PMD 条件下偏振度椭球仿真试验
• 4.6.5 基于偏振度椭球反馈的PMD 补偿系统
• 总结
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果