偏振模色散补偿系统中信号偏振度特性的研究

论文摘要

偏振模色散(PMD)被公认为是限制高比特率、长传输距离和大容量光纤通信系统的终极因素。由于偏振模色散对光纤链路的影响，导致光信号脉冲在时域发生展宽，并加剧了码间干扰，从而使脉冲信号产生的衰减。偏振模色散也引起光脉冲信号偏振度(DOP)的下降，从而直接影响了偏振模色散补偿系统的性能。本文着重研究了偏振度法监测光纤链路PMD的性能及系统中各种因素对DOP特性的影响。首先，介绍了PMD的概念、特性以及相关的数学描述，并概括了PMD的测量、在线监测和补偿方法。基于主偏振态理论、琼斯矩阵表示和斯托克斯表示之间的关系，在一阶PMD近似下导出了光信号DOP与差分群时延(DGD)的关系。然后考察了脉冲啁啾、占空比、消光比及非线性效应等因素对DOP和DGD关系的影响。其次，我们采用对称分布傅立叶变换法解光信号在光纤传输中所满足的非线性薛定谔方程。实际系统中PMD是一个随机量，其数值满足麦克斯韦分布，我们在数值求解NLS方程的时候引入PMD，然后改变输入信号功率的数值，考察其对DOP特性的影响。最后，利用DOP与DGD的关系，对DOP监测法应用于40Gb／s系统时，其性能受到脉冲初始啁啾的影响进行了数值模拟，并对失效概率与信号峰值功率和传输距离的关系进行了研究。本论文对PMD补偿及相关领域的理论研究，以及PMD动态补偿器的研制均有一定参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的结构安排
• 第2章 偏振模色散性质及常用补偿机制
• 2.1 偏振模色散的形成原因
• 2.1.1 光纤中的色散分类
• 2.1.2 偏振模色散的概念
• 2.1.3 偏振模色散的产生原因
• 2.2 描述偏振模色散的物理量
• 2.2.1 双折射参数
• 2.2.2 拍长
• 2.2.3 差分群时延及其分布
• 2.2.4 偏振相关损耗
• 2.2.5 链路值
• 2.3 偏振模色散补偿机理及常用技术
• 2.3.1 偏振模色散的补偿机理
• 2.3.2 偏振模色散补偿的几种常用技术
• 第3章 理论研究模型及不同调制方式对DOP特性的影响
• 3.1 DOP作为反馈信号的原因和原理图
• 3.1.1 DOP作为反馈信号的原因
• 3.1.2 DOP作为反馈信号的原理图
• 3.2 一阶PMD与DOP关系的推导
• 3.3 不同调制方式下DOP与PMD的关系
• 3.3.1 NRZ调制时DOP与PMD的关系理论
• 3.3.2 NR调制时DOP与PMD的关系理论
• 3.4 本章小结
• 第4章 输入功率对信号DOP特性和失效概率的影响
• 4.1 对称分布傅立叶法数值计算NLS方程
• 4.1.1 非线性薛定谔耦合方程
• 4.1.2 对称分布傅立叶法的数值计算过程
• 4.1.3 一阶偏振模色散的引入
• 4.2 信号输入功率对DOP特性的影响
• 4.2.1 数值计算中所用参数的设置
• 4.2.2 数值计算结果及分析
• 4.2.3 结论
• 4.3 输入功率对系统失效概率和传输距离关系的影响
• 4.3.1 系统模型和失效概率
• 4.3.2 DOP的监测失效概率和传输距离关系
• 4.3.3 结论
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文