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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

作　者: 王枫
导　师: 刘剑飞
学　校: 河北工业大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 光纤通信 偏振模色散 偏振模色散补偿 脉冲展宽因子
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


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。

全文目录


第一章 绪论  8-17
  §1-1 偏振模色散的研究背景和意义  8-10
    1-1-1 研究背景  8-9
    1-1-2 研究意义  9-10
  §1-2 偏振模色散及其补偿技术的研究进展  10-15
    1-2-1 PMD的研究进展  10-13
    1-2-2 PMD补偿技术的研究进展  13-15
  §1-3 本论文的主要工作  15-17
    1-3-1 PMD对传输系统性能影响的研究  15
    1-3-2 PMD补偿技术的研究  15
    1-3-3 40Gbit／s光通信系统中PMD补偿方案的分析与设计  15-16
    1-3-4 二阶PMD补偿的研究  16-17
第二章 偏振模色散的基本理论  17-28
  §2-1 色散理论的基本概念  17-18
  §2-2 光纤中偏振效应的起源  18-19
  §2-3 光纤中的双折射效应  19-21
    2-3-1 ITU关于PMD的几个常用物理量  19-20
    2-3-2 光纤双折射  20-21
  §2-4 偏振模耦合  21-22
    2-4-1 模式耦合对PMD长度依赖性的影响  21-22
    2-4-2 模式耦合对PMD的其它影响  22
  §2-5 偏振模色散的概念  22-26
    2-5-1 PMD产生的原因  22-23
    2-5-2 PMD的定义  23-24
    2-5-3 主偏振态的概念  24-25
    2-5-4 差分群时延  25
    2-5-5 二阶PMD的概念  25-26
    2-5-6 高阶PMD的效应  26
  §2-6 本章小结  26-28
第三章 偏振模色散对光通信系统性能的影响  28-36
  §3-1 偏振模色散的统计特性  28-32
    3-1-1 PMD的统计特性  28-30
    3-1-2 平均差分群时延与传输距离的关系  30-31
    3-1-3 二阶PMD的统计特性  31-32
  §3-2 偏振模色散引起的脉冲展宽  32-34
    3-2-1 PMD影响下脉冲展宽的一般性理论  32
    3-2-2 PMD影响下的高斯脉冲展宽  32
    3-2-3 PMD引起的脉冲展宽对接收机灵明度的恶化  32-34
  §3-3 偏振模色散对系统的限制  34-35
    3-3-1 传输速率B对中继距离L的限制  34
    3-3-2 PMD对传输距离的限制  34-35
  §3-4 本章小结  35-36
第四章 偏振模色散的补偿原理及方法  36-53
  §4-1 偏振模色散的补偿原理  36-39
    4-1-1 主偏振态传输法  36-38
    4-1-2 一阶后置补偿法  38
    4-1-3 自适应的主偏振态传输法  38
    4-1-4 二阶PMD补偿的基本原理  38-39
  §4-2 偏振模色散补偿效率的理论分析  39-44
    4-2-1 未补偿的传输系统  40-41
    4-2-2 PMD补偿系统  41-42
    4-2-3 PMD补偿方法的比较  42-44
  §4-3 40Gbit／s系统偏振模色散补偿方案的分析与设计  44-47
  §4-4 二阶偏振模色散补偿的理论分析  47-52
    4-4-1 二阶PMD补偿的理论研究  47-49
    4-4-2 二阶PMD的补偿技术的分析  49-52
  §4-5 本章小结  52-53
第五章 结论  53-54
参考文献  54-59
致谢  59-60
攻读学位期间所取得的相关科研成果  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
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