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偏振模色散对光孤子的传输影响及控制补偿研究

作　者: 罗习
导　师: 汪仲清
学　校: 重庆邮电大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 光孤子偏振模色散相互作用不等振幅法非线性增益
分类号: TN929.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前光纤通信网已成为长途干线通信网的主体,光孤子是利用光纤非线性自相位调制效应来抵消光纤色散的保持传输过程中波形不发生改变的一种特殊波包,被认为是新一代的高速长距离通信方式。由于光脉冲在光纤中传输存在偏振模色散(polarization mode dispersion, PMD)的影响,光纤通信系统已渐渐不能满足实际应用的需求,为了尽可能消除这一影响,对PMD的补偿抑制的研究变得十分重要。本文首先讨论理想情况下单孤子及多孤子的传输特性,通过对比增加初始间距,不等振幅输入和不等相位三种方法,不等振幅法被认为是抑制多孤子间的相互作用的最优方法。通过选取合适振幅比,能极大修正脉冲峰值漂移,抑制孤子相互作用。研究还表明,对于多孤子传输,不等振幅法对奇数孤子的抑制效果弱于偶数孤子。接着利用对称分步傅里叶法,求解非线性薛定谔方程,数值模拟了光纤中光孤子传输特性,分析了双折射光纤中孤子脉冲两偏振分量的不同振幅和群速度失配对传输产生的影响。结果表明,当两偏振分量振幅不一致时,光纤的双折射大小影响着脉冲峰值对时间的漂移程度,双折射越大,漂移越多;当两偏振分量振幅相同时,孤子不会发生峰值漂移,但只能在双折射较小时保形传输。如果双折射具有随机性,第一种情况下峰值漂移被修正,两种情况下的偏振分量均会随传输距离有强弱不规则的变化,但两强度变化又相互补充,使得孤子能稳定传输。最后研究孤子间的相互作用及传输控制技术,发现孤子间不受相互作用影响的传输距离随着光纤随机双折射群速度失配的增大而变小。不等振幅法对随机双折射光纤中的多孤子传输仍然有良好的控制作用。通过选取合适的参数进行模拟仿真,孤子控制方法中同步调制和非线性增益控制技术也可使得原会交叉走离的相邻孤子不偏离原本的时间槽,能够实现对孤子互作用良好的控制效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 光孤子通信的研究  10-11
  1.3 PMD 对光孤子传输影响及控制补偿的研究进展  11-12
  1.4 论文结构  12-14
第二章光孤子传输理论简介  14-30
  2.1 光纤的基本特性  14-21
    2.1.1 光纤损耗  14-15
    2.1.2 光纤色散  15-16
    2.1.3 偏振模色散(PMD)  16-21
  2.2 光纤的非线性  21-22
  2.3 光孤子基础  22-26
    2.3.1 光孤子的历史  22-23
    2.3.2 影响光孤子系统传输的因素  23-24
    2.3.3 光孤子的传输方程  24-26
  2.4 数值方法  26-29
    2.4.1 有限差分法  27
    2.4.2 分步傅里叶(Fourier)法  27-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章光孤子的基本传输特性  30-38
  3.1 引言  30-31
  3.2 理想单孤子传输模型及分析  31-32
  3.3 理想双孤子及多孤子传输模型与互作用分析  32-36
    3.3.1 双孤子传输  32-34
    3.3.2 多孤子传输  34-36
  3.4 本章小结  36-38
第四章 PMD 对光孤子传输影响与控制  38-58
  4.1 引言  38
  4.2 理论模型与数值方法  38-40
  4.3 双折射与随机双折射对单孤子传输的影响  40-45
    4.3.1 双折射对孤子传输的影响  40-43
    4.3.2 随机双折射对单孤子传输的影响  43-45
  4.4 随机双折射光纤中两孤子的传输  45-49
    4.4.1 等振幅双孤子在随机双折射光纤中的相互作用  45-48
    4.4.2 不等振幅法对随机双折射光纤中孤子互作用的抑制研究  48-49
  4.5 随机双折射光纤中多孤子的传输  49-53
    4.5.1 三孤子的传输  49-51
    4.5.2 四孤子的传输  51-53
  4.6 孤子传输控制技术  53-57
    4.6.1 频域滤波控制与时域滤波控制  53-55
    4.6.2 非线性增益控制  55-57
  4.7 本章小结  57-58
第五章结论及未来的工作  58-61
  5.1 总结  58-59
  5.2 未来的工作  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-66
附录  66

偏振模色散对光孤子的传输影响及控制补偿研究

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