色散管理波分復(fù)用系統(tǒng)中交叉相位調(diào)制的研究.pdf

1、提高光纖通信系統(tǒng)傳輸容量主要有兩個(gè)途徑，第一，提高單信道的傳輸碼率，隨著碼率提高，色散通過展寬脈沖而對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生的影響逐漸增強(qiáng)，通常采用色散管理(DM)降低線路平均色散減小這一影響；第二，在相同的帶寬內(nèi)安排盡可能多的信道，隨著信道間距的減小，交叉相移調(diào)制(XPM)效應(yīng)逐漸增強(qiáng)，劣化了系統(tǒng)性能。 本文工作圍繞DM和XPM兩方面展開，包括單信道DM系統(tǒng)中補(bǔ)償光纖長度優(yōu)化；單段線路以及多周期色散管理波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中XPM所致

2、的強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)制；以抑制XPM為目的的DM線路優(yōu)化；WDM系統(tǒng)內(nèi)混頻過程中損耗、自相位調(diào)制(SPM)、XPM作用下的調(diào)制不穩(wěn)定性(MI)，具體內(nèi)容有： 對(duì)單信道傳輸系統(tǒng)，以后補(bǔ)償DM線路為例采用數(shù)值法對(duì)補(bǔ)償光纖長度進(jìn)行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)后補(bǔ)償DM系統(tǒng)中脈沖寬度變化規(guī)律為緩變包絡(luò)先壓窄、再展寬，脈寬最窄點(diǎn)的位置隨補(bǔ)償程度的增加而減小，最小脈寬隨補(bǔ)償程度的增加而增加；與單周期最大壓縮補(bǔ)償相比，補(bǔ)償程度適當(dāng)減小時(shí)能夠在一定傳輸距離內(nèi)有效

3、減小脈沖展寬，隨著脈沖峰值功率的提高，最優(yōu)補(bǔ)償長度將隨之提高。 對(duì)于強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)(IM-DD)系統(tǒng)，采用表征XPM所致強(qiáng)度調(diào)制的頻域傳遞函數(shù)和時(shí)域強(qiáng)度調(diào)制率作為性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究了群速度色散(GVD)和泵浦波SPM作用下的XPM效應(yīng)。首先，推導(dǎo)了單段、多段放大線路中表征XPM所致強(qiáng)度調(diào)制的頻域傳遞函數(shù)，給出了任意泵浦條件下，探測(cè)信道輸出端的時(shí)域波形、時(shí)域強(qiáng)度調(diào)制率計(jì)算方法。然后，分析了調(diào)制頻率、光纖色散以及泵浦波SPM對(duì)XP

4、M的影響。最后，以抑制DM線路中的XPM為目的，分析了補(bǔ)償方式(前補(bǔ)償或后補(bǔ)償)及補(bǔ)償光纖長度選擇問題，發(fā)現(xiàn)最優(yōu)補(bǔ)償方式并非固定不變，補(bǔ)償方式的選擇同時(shí)受補(bǔ)償光纖長度和傳輸距離(色散管理周期數(shù)目)的影響。 對(duì)于相干光通信系統(tǒng)，采用表征XPM所致相位調(diào)制的頻域傳遞函數(shù)和時(shí)域相位調(diào)制率作為性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究了GVD作用下傳輸波形變化時(shí)的XPM效應(yīng)。首先推導(dǎo)了單段、多段放大線路中GVD作用下傳輸波形變化時(shí)表征XPM所致相位調(diào)制的頻域傳

5、遞函數(shù)，給出了探測(cè)信道時(shí)域相移、時(shí)域相位調(diào)制率計(jì)算方法。隨后，分析了調(diào)制頻率、傳輸距離、光纖色散等對(duì)XPM的影響。最后，以減小DM線路中XPM所致相移為目的，對(duì)各種補(bǔ)償方案(欠補(bǔ)償、完全補(bǔ)償、過補(bǔ)償、前補(bǔ)償及后補(bǔ)償)進(jìn)行了比較，結(jié)果表明對(duì)于分布式色散補(bǔ)償線路而言，后補(bǔ)償優(yōu)于前補(bǔ)償，補(bǔ)償光纖長度的選擇應(yīng)盡可能使線路平均色散偏離零平均色散。 對(duì)于WDM系統(tǒng)內(nèi)XPM作用下的MI，以兩束光波以及混頻過程中產(chǎn)生的邊帶頻率成份為研究對(duì)象，采

6、用耦合模分析法，給出了混頻過程中損耗、GVD、SPM及XPM綜合作用下MI增益的計(jì)算方法；推導(dǎo)了當(dāng)某一相位較好匹配、其它相位失配嚴(yán)重時(shí)，兩載頻SPM、XPM引起的MI增益解析表達(dá)式；分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)MI主要由SPM或XPM引起時(shí)，增益的最大值與色散無關(guān)，XPM在各邊帶引起的MI最大增益相等；考慮損耗后，只有當(dāng)頻率偏移足夠大時(shí)增益才會(huì)出現(xiàn)，載頻SPM引起的最大增益對(duì)應(yīng)的頻率偏移量減小，且隨著傳輸距離的增大，SPM產(chǎn)生的MI邊帶增益峰值逐漸向載