论文题目: 相敏光纤参量放大器在光纤通信系统中的应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 通信与信息系统
作者: 李跃辉
导师: 许宗泽
关键词: 高速光纤传输系统,光孤子,相敏光纤参量放大器,色散补偿,传输性能,系统仿真
文献来源: 南京航空航天大学
发表年度: 2005
论文摘要: 超高速、超长中继距离传输一直是光纤通信所追求的目标。而光纤损耗、色散和非线性效应是其发展的主要限制因素。光放大器,尤其是掺铒光纤放大器(EDFA)的出现和实用化,克服了光纤损耗对传输距离的限制,因此色散管理(色散补偿)和非线性效应的抑制成为近年来高速光传输领域的研究热点。理论研究发现,光孤子是光纤色散和非线性效应互作用的产物。利用光孤子可以实现无脉冲畸变的光传输,从而使光纤通信向超高速、超长中继距离传输方向发展有了可能。 目前线性高速光纤通信系统和光孤子传输系统大多采用 EDFA 作为在线放大器来补偿光纤损耗导致的能量损失。由于 EDFA 存在放大的自发辐射(ASE)噪声,级联 EDFA 的 ASE 噪声积累,在线性高速光纤通信系统中将严重劣化系统的信噪比,缩短了系统的传输距离;在光孤子系统中引起孤子到达接收端的定时抖动(称为 Gordon-Haus 限制),同时还导致孤子互作用,由此也限制了孤子系统的传输速率和传输距离。 基于简并光参量放大原理的相敏光纤参量放大器(PSA)是新近出现的一种光放大技术。相对于 EDFA 而言,PSA 具有低噪声指数和色散补偿等优点。应用在线性高速光纤通信系统中,PSA 增益的相位敏感性对脉冲波形具有一定的整形作用,能够抑制光脉冲的展宽;应用在孤子通信系统中,PSA 可以克服Gordon-Haus 限制及抑制孤子间的互作用,从而显著延长孤子的稳定传输距离。 本论文提出把 PSA 作为在线放大器应用于线性高速光纤通信系统和光孤子系统。论文的中心内容就是采用数值求解简化的基本传输方程和非线性薛定谔方程,来研究在线放大器为 PSA 的线性高速光纤通信系统和光孤子系统的传输性能受系统和放大器参量的影响。 论文首先仿真研究了 PSA 应用于线性高速光纤通信系统的传输性能。研究表明:对级联 PSA 常规单模光纤(SMF)传输系统,由于 SMF 光纤的色散系数过大,PSA 自身色散补偿较弱而效果较差,PSA 不适合单独应用于此系统。而当附加色散补偿光纤(DCF)时,则信号速率和无中继传输长距离极大提高。对非零色散位移光纤(NZDSF)传输系统,PSA 具有良好的色散补偿效果,但系统的性能与传输速率和放大器间距有关;同时,PSA 对光纤的正、负色散同样具有良好的补偿效果;放大器平均输出信号功率限定在一定范围内,系统的性能
论文目录:
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 光纤通信技术发展的障碍及解决方法
1.3 光孤子通信
1.4 相敏光放大技术的提出及其特点
1.5 本论文的主要工作
1.6 本章小结
第二章 光纤中的波传导和光孤子理论
2.1 引言
2.2 光纤中的波传导
2.2.1 群速度色散对脉冲传输的影响
2.2.2 非线性效应对脉冲传输的影响
2.2.3 群速度色散与非线性效应共同作用
2.3 光孤子理论
2.3.1 光纤中的孤子
2.3.2 影响光孤子传输的基本因素
2.3.2.1 光纤损耗
2.3.2.2 Gordon-Haus 效应
2.3.2.3 高阶效应
2.3.2.4 孤子互作用
2.3.2.5 孤子源
2.3.3 光孤子通信系统
2.3.3.1 光孤子传输系统基本构成
2.3.3.2 光孤子通信系统的传输方案
2.4 分布傅立叶方法
2.5 本章小结
第三章 光放大器和相敏光纤参量放大器
3.1 引言
3.2 半导体光放大器（SOA）
3.2.1 半导体光放大器的放大机制
3.2.2 半导体光放大器的噪声
3.3 掺铒光纤放大器（EDFA）
3.3.1 掺铒光纤放大器的放大机制
3.3.2 掺铒光纤放大器的噪声特性
3.4 相敏光纤参量放大器（PSA）
3.4.1 光参量放大器
3.4.1.1 四波混频效应
3.4.1.2 参量增益与参量放大
3.4.1.3 二阶非线性
3.4.2 相敏光纤参量放大器（PSA）
3.4.2.1 相敏光放大技术原理
3.4.2.2 相敏光纤参量放大器的色散补偿特性
3.4.2.3 相敏光纤参量放大器的构成
3.4.3 PSA 和 EDFA 的噪声比较
3.4 本章小结
第四章 PSA 在线性系统中的应用
4.1 引言
4.2 PSA 对常规单模光纤的色散补偿作用
4.3 PSA 和 DCF 光纤同时应用
4.4 PSA 对非零色散位移光纤的色散补偿作用
4.4.1 眼图劣化度和光纤色散值的关系
4.4.2 级联 PSA’s 系统的码间干扰（ISI）限制距离与放大器间距的关系
4.4.3 系统的码间干扰（ISI）限制距离与放大器平均输出信号功率的关系
4.5 抽运光和信号光之间的相位漂移对级联 PSA 光传输系统色散补偿效果的影响
4.5.1 其它参数固定而相位漂移量取不同值时的影响
4.5.2 相位漂移为全正或全负时的影响
4.5.3 相位漂移为不同向时的影响
4.6 信号脉冲波形对 PSA 色散补偿性能的影响
4.7 本章小结
第五章 PSA 和 EDFA 应用于光孤子系统的比较
5.1 引言
5.2 平均孤子系统传输方案
5.2.1 孤子波形的演变（单孤子）
5.2.2 孤子互作用（双孤子）
5.3 动态孤子系统传输方案
5.3.1 孤子波形的演变（单孤子）
5.3.2 孤子互作用（双孤子）
5.4 绝热孤子系统传输方案
5.4.1 孤子波形的演变（单孤子）
5.4.2 孤子互作用（双孤子）
5.5 本章小结
第六章 PSA 应用于平均孤子传输系统的性能研究
6.1 引言
6.2 孤子传输速率对系统性能的影响
6.3 孤子的脉宽（半高全宽）对系统性能的影响
6.4 色散参量对系统性能的影响
6.5 放大器增益对系统性能的影响
6.6 放大器间距对系统性能的影响
6.7 相位漂移对系统性能的影响
6.8 本章小结
第七章 PSA 应用于动态孤子传输系统的性能研究
7.1 引言
7.2 孤子传输速率对系统性能的影响
7.3 孤子的脉宽（半高全宽）对系统性能的影响
7.4 色散参量对系统性能的影响
7.5 放大器增益对系统性能的影响
7.6 放大器间距对系统性能的影响
7.7 相位漂移对系统性能的影响
7.8 本章小结
第八章 结论
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
发布时间: 2005-07-08
参考文献
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