高速光纤通信系统利用相敏光放大器补偿偏振模色散的研究

论文摘要

对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标。光纤的损耗和色散成为实现该目标的障碍。掺铒光纤放大器(EDFA)的出现,从根本上解决了光纤通信系统中的光纤损耗问题,但它不具有色散补偿的功能。而相敏光放大器(PSA)由于光增益的相敏特性,不仅能够放大光脉冲的能量,而且还具有相位滤波功能,即能够抑制光脉冲的展宽。随着系统传输速率的不断提高,偏振模色散(PMD)的影响越来越严重,它已成为限制高速光通信发展的主要因素之一。本文采用分步傅里叶方法,通过求解非线性薛定谔方程,仿真研究高速光纤通信系统中EDFA和PSA对PMD的补偿效果。论文首先介绍了偏振模色散对高速光纤通信系统的影响,比较了EDFA和PSA的特性,给出了EDFA和PSA的系统仿真模型。通过计算机系统仿真,研究高速光纤通信系统中分别采用EDFA和PSA作为在线放大器,在考虑群速度色散(GVD)、高阶色散、PMD、低阶非线性效应的因素下,重点比较研究不同的信号传输速率、光脉冲形状、脉冲啁啾、脉冲占空比、脉冲功率、放大器间距、放大器增益和偏振模色散情况下,EDFA和PSA对PMD的补偿效果。研究结果表明,在系统速率比较低的时候,EDFA和PSA系统性能相差不大,但是当在高速率情况下,PSA系统性能优于EDFA系统性能;而且在不同的EDFA和PSA系统仿真参数下,系统的传输性能也不相同,合理配置系统参数有助于系统性能的提高;在相同的参数条件下,PSA系统性能要好于EDFA系统性能。总之,在高速光纤通信系统中,PSA能够在一定程度上补偿光纤通信系统中的偏振模色散,提高光纤传输系统的性能。通过对PSA应用于高速光纤通信系统性能的研究,本文对于PSA在光纤通信系统中实际应用具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 相敏光放大技术
• 1.3 本次论文研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 偏振模色散
• 2.1 制约高速光纤通信系统发展的因素
• 2.2 光纤色散
• 2.3 偏振模色散
• 2.4 影响PMD 的因素
• 2.5 偏振模色散对光纤通信系统的影响
• 2.6 本章小结
• 第三章 EDFA 光放大器和 PSA 光放大器
• 3.1 EDFA 和PSA 原理
• 3.1.1 EDFA 原理
• 3.1.2 PSA 原理
• 3.2 EDFA 和PSA 噪声特性
• 3.2.1 EDFA 噪声特性
• 3.2.2 EDFA 和PSA 噪声比较
• 3.3 PSA 色散补偿特性
• 3.4 本章小结
• 第四章 EDFA 和 PSA 仿真理论和仿真参数
• 4.1 仿真理论
• 4.1.1 耦合非线性薛定谔方程
• 4.1.2 分步傅立叶方法求解耦合非线性薛定谔方程
• 4.1.3 PMD 数值仿真模型
• 4.1.4 衡量EDFA 和PSA 系统性能的方法：Q 值判定法
• 4.2 仿真参数
• 4.3 本章小结
• 第五章 EDFA 和 PSA 对 PMD 补偿性能的仿真分析
• 5.1 不同系统传输速率
• 5.2 不同光脉冲形状
• 5.3 不同脉冲啁啾系数
• 5.4 不同脉冲占空比
• 5.5 不同脉冲功率
• 5.6 不同放大器间距
• 5.7 不同放大器增益
• 5.8 不同偏振模色散系数
• 5.9 本章小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文