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高速光纤通信系统利用相敏光放大器补偿偏振模色散的研究

作　者: 李乐村
导　师: 李跃辉
学　校: 南京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 高速光纤通信系统掺铒光纤放大器相敏光放大器偏振模色散色散补偿
分类号: TN929.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 33次
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内容摘要

对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标。光纤的损耗和色散成为实现该目标的障碍。掺铒光纤放大器(EDFA)的出现,从根本上解决了光纤通信系统中的光纤损耗问题,但它不具有色散补偿的功能。而相敏光放大器(PSA)由于光增益的相敏特性,不仅能够放大光脉冲的能量,而且还具有相位滤波功能,即能够抑制光脉冲的展宽。随着系统传输速率的不断提高,偏振模色散(PMD)的影响越来越严重,它已成为限制高速光通信发展的主要因素之一。本文采用分步傅里叶方法,通过求解非线性薛定谔方程,仿真研究高速光纤通信系统中EDFA和PSA对PMD的补偿效果。论文首先介绍了偏振模色散对高速光纤通信系统的影响,比较了EDFA和PSA的特性,给出了EDFA和PSA的系统仿真模型。通过计算机系统仿真,研究高速光纤通信系统中分别采用EDFA和PSA作为在线放大器,在考虑群速度色散(GVD)、高阶色散、PMD、低阶非线性效应的因素下,重点比较研究不同的信号传输速率、光脉冲形状、脉冲啁啾、脉冲占空比、脉冲功率、放大器间距、放大器增益和偏振模色散情况下,EDFA和PSA对PMD的补偿效果。研究结果表明,在系统速率比较低的时候,EDFA和PSA系统性能相差不大,但是当在高速率情况下,PSA系统性能优于EDFA系统性能;而且在不同的EDFA和PSA系统仿真参数下,系统的传输性能也不相同,合理配置系统参数有助于系统性能的提高;在相同的参数条件下,PSA系统性能要好于EDFA系统性能。总之,在高速光纤通信系统中,PSA能够在一定程度上补偿光纤通信系统中的偏振模色散,提高光纤传输系统的性能。通过对PSA应用于高速光纤通信系统性能的研究,本文对于PSA在光纤通信系统中实际应用具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-11
  1.1 引言  8-9
  1.2 相敏光放大技术  9
  1.3 本次论文研究内容  9-10
  1.4 本章小结  10-11
第二章偏振模色散  11-17
  2.1 制约高速光纤通信系统发展的因素  11
  2.2 光纤色散  11-12
  2.3 偏振模色散  12-13
  2.4 影响PMD 的因素  13-14
  2.5 偏振模色散对光纤通信系统的影响  14-16
  2.6 本章小结  16-17
第三章 EDFA 光放大器和 PSA 光放大器  17-27
  3.1 EDFA 和PSA 原理  17-22
    3.1.1 EDFA 原理  17-19
    3.1.2 PSA 原理  19-22
  3.2 EDFA 和PSA 噪声特性  22-24
    3.2.1 EDFA 噪声特性  22-24
    3.2.2 EDFA 和PSA 噪声比较  24
  3.3 PSA 色散补偿特性  24-26
  3.4 本章小结  26-27
第四章 EDFA 和 PSA 仿真理论和仿真参数  27-33
  4.1 仿真理论  27-31
    4.1.1 耦合非线性薛定谔方程  27-28
    4.1.2 分步傅立叶方法求解耦合非线性薛定谔方程  28-29
    4.1.3 PMD 数值仿真模型  29-30
    4.1.4 衡量EDFA 和PSA 系统性能的方法：Q 值判定法  30-31
  4.2 仿真参数  31-32
  4.3 本章小结  32-33
第五章 EDFA 和 PSA 对 PMD 补偿性能的仿真分析  33-49
  5.1 不同系统传输速率  34-35
  5.2 不同光脉冲形状  35-37
  5.3 不同脉冲啁啾系数  37-38
  5.4 不同脉冲占空比  38-40
  5.5 不同脉冲功率  40-41
  5.6 不同放大器间距  41-43
  5.7 不同放大器增益  43-45
  5.8 不同偏振模色散系数  45-47
  5.9 本章小结  47-49
第六章总结  49-51
致谢  51-52
参考文献  52-56
作者攻读硕士学位期间发表的论文  56

高速光纤通信系统利用相敏光放大器补偿偏振模色散的研究

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