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高速光纤通信系统中偏振模色散补偿的研究

作　者: 吴清海
导　师: 秦子雄；曾庆科
学　校: 广西师范大学
专　业: 电路与系统
关键词: 光纤通信 偏振模色散 差分群时延 偏振模色散补偿
分类号: TN929.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


随着光放大器和各种色散补偿技术的应用,光纤损耗和色散对系统的传输距离不再起主要限制作用。在这种情况下,光纤偏振模色散(Polarization mode dispersion ,PMD)的影响显得尤为突出,成为限制光纤向高速率、长距离发展的一个重要因素。特别是当光纤通信系统的单信道传输速率达到40Gbit/s或更高时,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成为目前光纤通信领域的一个研究热点。然而,由于PMD是一个随机过程,它随频率和环境温度等条件而随机变化,因此要求对偏振模色散的补偿是自适应的,这使得偏振模色散补偿变得异常困难。本文首先介绍了偏振模色散的相关基础知识,从偏振模色散的定义、形成原因、偏振主态、统计特性、表示方法和级联法则等方面阐述了本论文对偏振模色散的认识。为以后各章的讨论提供了理论基础。然后比较全面地介绍了偏振模色散的测量方法,分析了干涉法、波长扫描法、琼斯矩阵本征分析法和邦加球法的不同特点,并进行了比较,为PMD测量方法的选择提供了依据。随后讨论了PMD补偿方法,分析了PMD电域补偿方法、光域补偿方法以及高阶PMD补偿方法,同时研究相应的光学器件对PMD的补偿效应,并比较了其优缺点。接着研究了偏振模色散的模拟器,根据琼斯矩阵分析,采用蒙特-卡罗方法实现了一阶及二阶偏振模色散统计特性的模拟,并对模拟结果进行了讨论,得出的结果对实际模拟器的设计具有一定的指导作用。偏振模色散的补偿技术是本文研究的重点。文中首先描述了一阶和二阶PMD补偿的基本原理,给出了一阶和二阶PMD补偿系统的一般模型,并对各个模块和关键技术和现有的二阶PMD补偿技术进行了详细的讨论。最后提出了二阶PMD补偿的改进方案:三阶段高阶PMD补偿器。从理论上分析了它能够完全同时补偿一阶和二阶PMD的可能性,并就工作方式、控制算法和补偿理论进行了较为详细的分析与描述。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 偏振模色散(PMD)研究的背景和意义  8-9
  1.2 偏振模色散国内外研究的现状  9-10
  1.3 本论文的结构与安排  10-12
第二章 偏振模色散的基本理论  12-21
  2.1 偏振模色散的概念  12-13
    2.1.1 差分群时延(DGD)  12-13
  2.2 偏振模色散的形成原因  13-15
    2.2.1 双折射  13-14
    2.2.2 模式耦合  14-15
  2.3 偏振模色散的偏振主态(PSP)  15
  2.4 高阶偏振模色散  15-16
  2.5 偏振模色散的统计特性  16-18
    2.5.1 一阶PMD 的统计特性  16-17
    2.5.2 二阶PMD 的统计特性  17-18
  2.6 PMD 的时频域定义的表达式  18
  2.7 偏振模色散的级联法则  18-20
  2.8 本章小结  20-21
第三章 偏振模色散的测量及补偿技术  21-39
  3.1 偏振模色散的测量方法  21-25
    3.1.1 干涉法  21-22
    3.1.2 波长扫描法  22-23
    3.1.3 琼斯矩阵本征分析法(JME)  23
    3.1.4 邦加球法  23-24
    3.1.5 几种测量方法的比较  24-25
  3.2 偏振模色散的补偿技术  25-35
    3.2.1 电域补偿  25-26
    3.2.2 光域补偿  26-29
    3.2.3 光电结合补偿  29
    3.2.4 PMD 的前置补偿  29-30
    3.2.5 PMD 的后置补偿  30-35
  3.3 偏振模色散的模拟器  35-38
    3.3.1 PMD 模拟器的结构  35
    3.3.2 PMD 模拟器的原理  35-36
    3.3.3 PMD 模拟器的模拟与讨论  36-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章 高阶偏振模色散补偿的理论分析与设计  39-51
  4.1 一阶PMD 的补偿原理  39-40
  4.2 二阶PMD 的补偿原理  40-41
  4.3 两级级联的高阶PMD 补偿分析  41-43
  4.4 三阶段高阶PMD 补偿分析与设计  43-50
    4.4.1 三阶段补偿的工作方式  45
    4.4.2 三阶段补偿的结构与控制算法  45-47
    4.4.3 三阶段高阶PMD 补偿的理论分析  47-50
  4.5 本章小结  50-51
第五章 总 结  51-53
参考文献  53-58
致谢  58-59
攻读学位期间所取得的相关科研成果  59-60

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 光波通信、激光通信 > 光纤通信
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