光纤色散功率监测法的研究

论文摘要

20 世纪末出现的internet 网络,标志着人类社会进入到一个崭新的时代——信息化时代,在这个时代人们对信息的需求急剧增加,传统的通信技术已经很难满足不断增长的通信容量的要求。光纤通信飞速发展中最大的无中继传输距离一直受到衰减和色散这两个因素的交替限制。光纤损耗可以通过放大器加以补偿,特别是目前EDFA (掺铒光纤放大器) 的商用化,使得由光纤损耗的传输受限距离问题可以得到有效的解决,但随着数据通信业务的飞速增长, 对光纤通信容量的要求越来越大. 提高信号容量的一个重要途径就是提高单波长光信号的传输速率. 到目前为止, 单路比特率为10 Gbit/s 的光纤通信系统已经开始商用。但随着传输速率的提高和传输距离的加长,色散对系统的限制就显得越来越严重。因此色散的实时监测和补偿变得越来越重要。本文从色散的理论出发,在VPI Transmissionmaker 仿真平台上对两种光纤色散的实时监测方法进行了仿真研究。在第三章和第四章里分别介绍了强度调制光纤色散监测法和相位调制光纤色散监测法的应用原理和理论推导;然后具体分析了在WDM 系统中某些系统参数对光纤色散监测法的影响,主要分析了光纤损耗和中继光放大器对监测功率的影响,调制器的啁啾、调制系数对监测准确性的影响以及光纤的几种非线性效应(SPM、XPM、FWM)对监测功率的影响,激光器的线宽对激光器输出功率的影响。最后分别用两种监测方法对一个DWDM 系统进行参数的综合优化,并得到了很好的仿真结果。从仿真结果中可以看出:系统中的各个参数对监测信号的功率都有影响,且影响的效果也各不相同。本文通过理论推导和数字仿真详细分析了光纤通信系统某些因素对色散监测方法的影响,并在系统上综合优化了各个因素的参数设置,从而设计出两种用于长途干线的实时色散监测方法。本文提出的两种监测方法很大地提高了色散监测的范围,而且可以通过改变监测信号的频率大小获得所希望的监测范围,有利于系统提高传输容量,增加光纤传输距离。在未来全光网络中有着很大的应用前景。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 简略字表
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 对色散进行实时监测的国内外研究动态
• 1.3 论文的结构安排
• 第二章 光纤色散的理论模型
• 2.1 光纤的色散原理
• 2.1.1 色散的分类
• 2.1.2 光纤色散表示法
• 2.1.3 单模光纤的色散系数
• 2.1.4 高价色散
• 2.2 偏振模色散
• 2.3 色散影响下光信号的传输特性
• 2.3.1 光脉冲在光纤中传输演变的基本方程
• 2.3.2 光脉冲参数与色散展宽
• 2.4 光纤的非线性特性
• 2.4.1 自相位调制（SPM）
• 2.4.2 交叉相位调制（XPM）
• 2.4.3 四波混频（FWM）
• 2.5 色散测量方法
• 2.5.1 脉冲时延法（时域法）
• 2.5.2 频域法（扫频法）
• 2.5.3 群时延相移法
• 2.6 仿真平台——光子设计自动化软件
• 2.7 本章小结
• 第三章 强度调制光纤色散监测法在系统中的应用
• 3.1 单音功率监测法的原理和理论推导
• 3.1.1 基本原理
• 3.1.2 理论推导
• 3.2 光纤通信系统中的各种因素对监测方法的影响
• 3.2.1 光纤损耗和放大器的增益的影响
• 3.2.2 调制系数对数字信号的影响
• 3.2.3 光纤中SPM 对监测信号的影响
• 3.2.4 两信道中光纤的XPM 的影响
• 3.2.5 光纤中FWM 的影响
• 3.2.6 调制器的啁啾影响
• 3.3 提出单音调制法的仿真模型及其仿真和分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 相位调制功率检测光纤色散监测法在系统中的应用
• 4.1 相位调制功率检测光纤色散监测法
• 4.1.1 原理及理论推导
• 4.1.2 监测方法的仿真验证
• 4.2 各种器件参数对系统的影响
• 4.2.1 激光器线宽的影响
• 4.2.2 自相位调制的影响
• 4.2.3 交叉相位调制（XPM）的影响
• 4.2.4 四波混频（FWM）的影响
• 4.3 系统的优化与仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在硕士研究生期间发表的论文