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应用相敏光放大器补偿孤子系统中偏振模色散的研究

潘婷  
【摘要】:在光纤通信中,超高速、超容量、超长中继距离传输一直是其追求的目标。而光纤损耗和色散限制了这一目标的发展。掺铒光纤放大器(EDFA)使光纤损耗的影响变小,但其对光纤色散没有补偿作用。光纤中的群速度色散使脉冲在传输过程中不断展宽,而非线性作用能使脉冲产生压缩效应,光孤子技术就是两者之间相互作用形成的,其能抑制脉冲的展宽。随着传输速率的提高及传输距离的增长,动态随机变化的光纤偏振模色散(PMD)成为系统性能的主要限制因素之一。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。因此,PSA不仅能够补偿光纤的损耗,还对偏振模色散具有一定的补偿作用。 本论文通过求解非线性薛定谔方程得到了孤子解,介绍了平均孤子传输方案和动态孤子传输方案。采用分步傅里叶方法,主要研究在孤子系统中PSA对PMD的补偿效果。论文通过计算机系统仿真,首先研究了分别采用EDFA和PSA作为在线放大器时,在考虑不同偏振模色散系数的情况下,平均孤子系统和动态孤子系统的传输性能。仿真结果表明:在不同偏振模色散系数下,采用PSA作为放大器的系统性能优于EDFA系统性能。接着仿真在考虑PMD的情况下,PSA孤子系统中系统和放大器参量变化对系统传输性能的影响。研究结果表明:在其他条件均相同的情况下,随着传输速率的提高,孤子系统性能随之恶化;对于给定的传输速率,孤子脉宽对孤子系统传输性能影响较大,应选取合适的脉宽,使系统能稳定传输;光纤色散系数增大同样引起传输性能劣化;微调放大器增益的方法运用于平均孤子系统中会产生很好的效果,能补偿PSA的相敏特性引起的能量损耗,但运用于动态孤子系统中,效果不是很明显;放大器间距增大时,会引起脉冲的分裂,干扰其他脉冲的传输,这种影响在动态孤子系统中更明显;此外,为了孤子的稳定传输,PSA中的相位漂移必须控制在一定的范围以内。 总之,在考虑PMD的情况下,对PSA应用于光孤子系统中传输性能的研究,得到了一系列有用的结论,对于今后PSA在光孤子系统中的实际研究具有一定的参考价值。


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