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高速光纤通信系统中的偏振模色散动态补偿

张璐  
【摘要】:在高速光纤通信系统中,随时间随机变化的偏振模色散(PMD)是限制系统比特速率和传输距离的重要因素之一。作为当前PMD问题唯一经济的解决方式,PMD动态补偿器的市场前景极为广阔,PMD补偿技术及相关理论的研究也相应成为当前光纤通信领域的研究热点。 结合所承担的国家“十五”攻关计划项目和国家“973”项目,本论文对高速光纤通信系统中PMD动态补偿技术的理论研究及商用PMD动态补偿器的实际研制,PMD动态补偿中偏振度(DOP)反馈信号的变化特性,色度色散(CD)、信号初始啁啾和偏振相关损耗(PDL)等对DOP反馈式PMD补偿的影响,以及多通道PMD的协同补偿等问题均进行了系统深入的研究:论文对PMD补偿及相关领域的理论研究,以及PMD动态补偿器的实际研制均具有一定参考价值。本论文的主要创新性研究内容如下: ◆ 研制出国内首个可商用的、基于信号DOP反馈控制的PMD动态补偿器;同时建立起不同调制方式下不同形状信号的DOP与PMD关系的理论模型,及PMD补偿的偏振控制方案。利用所建立的DOP与PMD关系的理论模型及所做的相应实验验证,指出DOP在作为PMD实时检测信号时的PMD检测范围(相对比特周期归一化之后)不大于调制光信号的占空比,同时检测灵敏度与检测范围成反比。对非归零(NRZ)调制,检测范围为调制光信号的一个比特周期,是常规归零(RZ)调制(占空比为0.5)时的两倍,但灵敏度只有常规RZ调制时的一半。实际应用中必须综合考虑检测范围和灵敏度两个方面,可以根据具体情况调节光信号的占空比,以更好地实现NRZ或RZ调制时的PMD检测。进而,利用所研制的PMD补偿器,成功实现了40Gb/s系统中单通道光信号的PMD动态补偿。其补偿量可达23ps,响应时间不超过20ms。从而成功解决了限制高速光传输系统的一个主要瓶颈,实现了高速系统中关键器件的国产化,打破了国外公司在该方面技术及产品的垄断;不仅提高了民族产业在国际通信行业的竞争力,而且还能直接进入国际通信市场,获取高额技术利润。(第3章) ◆首次给出CD、初始啁啾和PMD共同作用下传输信号DOP变化的理论模型;并利用该理论模型深入研究了CD和初始啁啾对DOP反馈式PMD补偿的影


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