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高速光通信系统中偏振模色散及其补偿技术的研究

王枫  
【摘要】:本论文的资助来源为:河北省自然科学基金资助项目(F2004000072)、河北省教育厅科研计划项目(2005354)。 随着光放大器和色度色散补偿技术的不断提高,光纤的偏振模色散已经成为超高速、超长距离光纤通信系统发展的主要障碍。在40Gbit/s或更高速率的光纤通信系统中,PMD明显损害系统的传输性能、限制系统的传输速率和距离,因此,PMD成为光纤通信领域研究的热点问题。然而,由于PMD是一个随机过程,随着频率和环境温度等条件而随机变化,使PMD的补偿变得非常困难。 本文首先介绍了偏振模色散的有关概念和特性等,并对偏振模色散及其补偿技术的研究进展进行了综述。通过分析一阶PMD的统计特性,平均差分群时延与传输距离的关系、PMD引起的脉冲展宽对接收机灵敏度的恶化、PMD对系统的限制等等,讨论了PMD列传输系统产生的影响。然后重点讨论了目前高速光通信系统中常用的几种PMD补偿技术,包括主偏振态传输补偿技术、一阶后置补偿技术以及自适应的主偏振态传输补偿技术。从PMD引起的脉冲展宽角度,比较了未补偿的光通信系统和使用这三种PMD补偿技术之后的光通信系统的系统性能,指出自适应PSP传输技术在一定程度上优于PSP传输补偿技术和一阶后置补偿技术,而PSP传输补偿技术比一阶后置补偿技术的补偿效率要高。分析并设计了40Gbit/s的高速光通信系统中的PMD补偿方案。针对设计的补偿方案从偏振主态角度推导了其补偿二阶PMD的表达式,通过Q因子与平均DGD的关系看出,一级固定后接一级可变DGD的补偿方法最有效。


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