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光纤通信系统中偏振模色散补偿的实现及算法改进研究

作　者: 袁国慧
导　师: 于晋龙
学　校: 天津大学
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 偏振态 主偏振态 电功率 偏振度 差分群延迟 自适应抖动跟踪算法
分类号: TN929.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 215次
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内容摘要


由于光纤的结构的不完美性、外界应力及环境和双折射等现象所产生的偏振模色散(PMD)在当前高速率光纤通信系统中已经成为限制系统传输性能和进一步提高传输速率的重要障碍。而同时由于PMD随外界条件和传输速率的不同而表现出的统计随机性,使得补偿的实现变得非常困难。因此如何解决PMD补偿已经成为光纤通信系统中的热点问题。本文围绕光纤中的偏振模色散这一重要效应展开研究,下面是本论文完成的主要工作。1.全面研究并比较了各种PMD光域补偿方案,在考虑到现有实验室条件和补偿系统中用到的各种器件等因素后,首先选取了用电功率作为反馈信息的后馈补偿方案,完成了一阶PMD动态补偿系统实验,从而为设计进一步提高PMD动态补偿能力的控制算法提供了实验依据。2.对光偏振度(Degree of Polarization, DOP)作为PMD补偿的反馈控制信息进行了相关的理论和实验准备工作,完成了DOP作为反馈控制信息的一阶PMD动态补偿系统,得到了很好的实验效果,并把该系统的全部控制模块移植到了DSP上,摆脱了原有实验系统必须依赖计算机的控制,实现了PMD补偿系统实用化的要求。3.通过对反馈信号、实验现象以及补偿器各部分工作原理的分析和实验研究,改进了原有控制算法并提出了一种新颖的PMD自适应抖动跟踪补偿算法。该算法具有收敛速度快,避免陷入局部极值点,减少线路信号的瞬间恶化以及抗噪声干扰性强等特点。补偿的响应时间能达到ms量级。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 偏振模色散问题的提出  8-9
  1.2 偏振模色散补偿的研究  9-11
  1.3 本论文的工作和创新点  11-13
第二章 偏振模色散的理论研究  13-22
  2.1 光纤中的双折射效应  13-14
    2.1.1 概念及描述  13-14
    2.1.2 差分群时延  14
  2.2 偏振态的描述方法  14-18
    2.2.1 琼斯矢量法  14-15
    2.2.2 斯托克斯法  15-16
    2.2.3 邦加球法  16-17
    2.2.4 穆勒矩阵法  17
    2.2.5 相干矩阵法  17-18
  2.3 偏振模式耦合  18-19
  2.4 偏振模色散的描述  19-21
    2.4.1 功率耦合  19
    2.4.2 主偏振态  19-20
    2.4.3 偏振模色散矢量  20-21
    2.4.4 主偏振态带宽  21
  2.5 本章小结  21-22
第三章 偏振模色散补偿方案  22-30
  3.1 电域补偿方案  22-23
  3.2 光域补偿方案  23-26
    3.2.1 选择主偏振态的前置补偿  23
    3.2.2 固定时延量后向动态补偿  23-24
    3.2.3 后向反馈可变时延量的动态补偿  24-25
    3.2.4 前向反馈的动态补偿  25
    3.2.5 利用新型光器件进行补偿  25-26
  3.3 PMD 补偿及检测中的反馈技术研究  26-29
    3.3.1 PMD 补偿系统的一般模型  26-27
    3.3.2 反馈信息  27-29
  3.4 本章小结  29-30
第四章 偏振模色散的实验研究  30-45
  4.1 PMD 自适应补偿系统  30-32
  4.2 补偿器件  32-35
    4.2.1 偏振控制器的原理及实验研究  32-34
    4.2.2 光可变延时线  34-35
  4.3 反馈信息的理论分析  35-38
    4.3.1 电功率检测  35-37
    4.3.2 偏振度检测  37-38
  4.4 数字信号处理器（DSP）控制单元  38-42
    4.4.1 数字信号处理器（DSP）  38-39
    4.4.2 数模转换（DAC）模块  39-40
    4.4.3 异步串口（UART）模块  40-42
  4.5 使用不同反馈信号的PMD 系统的补偿效果  42-44
    4.5.1 电功率为反馈信号  42-43
    4.5.2 偏振度为反馈信号  43-44
  4.6 本章小结  44-45
第五章 反馈控制实现的核心算法及思想  45-52
  5.1 控制算法思想  45-46
  5.2 系统的主要问题与算法的解决办法  46-49
    5.2.1 PC 局部极值  46-47
    5.2.2 搜索的连续性  47-48
    5.2.3 PC 的磁滞现象  48-49
  5.3 算法改进后的实验效果  49-51
  5.4 本章小结  51-52
结束语  52-53
参考文献  53-58
发表论文和科研情况说明  58-59
致谢  59

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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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