基于偏振模色散矢量的偏振模色散补偿方案的研究

在研究局部偏振模色散矢量与整体偏振模色散矢量关系的基础上，从理论上得到完全补偿偏振模色散的关系，结论是至少利用两段保偏光纤才能完全补偿。提出了基于偏振模色散矢量的偏振模色散补偿方案和调节控制的算法原理及改进的方向。这些结果对正确进行偏振模色散补偿是很有帮助的。     

基于偏振度椭球的PMD补偿的前馈信息提取方法

通过建立一个简单的模型推导了偏振模色散与偏振度椭球的关系式,可以直接从偏振度椭球的长轴和短轴得到偏振模色散的大小.将得到的一阶偏振模色散大小与理论上从琼斯矩阵中计算的结果进行比较,发现在差分群时延小于20 ps时,模拟结果与理论计算值较好相符.分析了如何从偏振度椭球的长轴判断偏振模色散矢量的方向.因此,从得到的偏振模色散矢量的大小和方向信息可以为一阶偏振模色散补偿提供前馈信息.     

单模光纤中偏振模色散的仿真模型

利用琼斯矩阵法研究了长单模光纤中偏振模色散的仿真模型.考虑到偏振模色散的随机性,该模型中单模光纤被看作是一系列短双折射光纤段的级联,相邻两段之间耦合角是随机的.研究结果表明,当短双折射光纤段等长时,偏振模色散呈现随波长周期性变化的特点;不符合实际情况.当短双折射光纤段不等长且服从高斯分布时,周期性逐渐消失;当其长度均方差为均值的20%,周期性完全消失.最后比较了偏振模色散的时域统计特性.取短双折射光纤段的长度服从高斯分布且均方差为均值的20%,偏振模色散的统计特性接近于实际分布.因此得出结论:为了正确估计偏振模色散的影响,在单模光纤的级联模型中,短双折射光纤段的长度应服从高斯分布,均方差为其均值的20%.     

二阶偏振模色散矢量致脉冲展宽的理论分析

我们首次提出了消偏矢量的概念，并用它来描述二阶偏振模色散中偏振模色散矢量方向的变化。本文导出了由于二阶偏振模色散所引起的脉冲展宽的解析表达式，结论指出，偏振相关的本征色散总是使脉冲展宽加剧；而偏振模色散矢量方向的变化（消偏矢量），却是使脉冲展宽减弱。二阶偏振模色散对脉冲的展宽，不仅与偏振相关的本征色散和消偏矢量有关，而且还与信号的传输速率以及初始一阶偏振模色散的大小有关。信号速率的提高，将明显的使二阶偏振模色散的影响增强。在偏振相关的本征色散不为零的情况下，通过调整初始偏振态矢量、初始一阶偏振模色散矢量以及消偏矢量三者的方向，使它们互相平行，可以获得最佳的色散补偿。但是却不能获得完全的色散补偿。在最佳色散补偿时的最小脉冲展宽为σ= (2^1/2/4)( DCF/T₀).     

偏振模色散矢量的研究

研究了无损光纤的密勒矩阵,进而得出了偏振模色散矢量的解析表达式、主偏振态对应的斯托克斯矢量的解析表达式,以及高阶偏振模色散矢量的解析表达式.这些解析表达式是由光纤参数决定的.讨论了局部偏振模色散矢量与整体偏振模色散矢量的关系,讨论了利用偏振模色散矢量进行偏振模色散补偿的原理.引入了偏振模色散补偿元件的偏振模色散补偿矢量C,具体计算了正规的非圆光波导类的补偿元件的C.从理论上证明了仅仅利用一个正规的非圆光波导类的补偿元件,例如一根保偏光纤或是一个双折射晶体,是不能实现偏振模色散补偿 关键词： 偏振模色散 密勒矩阵 色散补偿 主偏振态斯托克斯矢量     

双芯光子晶体光纤中的模式干涉

应用全矢量超格子叠加模型分析了双芯光子晶体光纤(PCF)的模式特征.双芯PCF的基模和二次模分别由偏振方向不同的两个偶模和两个奇模组成，讨论了这四个模式的模式电场奇偶性.基于对双芯PCF模式电场奇偶性的认识，讨论了光纤中的矢量模式干涉问题.分析表明，不同偏振态模式的干涉不会引起芯间的功率转移，双芯PCF的芯间功率耦合是由相同偏振模式的干涉引起的.在相同偏振模式干涉过程中，光功率在两个芯子中呈余弦振荡，光纤的两个芯子一般存在约π／2的相位差.还讨论了两个不同偏振方向的耦合系数与波长的关系. 关键词： 光子晶体光纤 双芯光纤 模式 干涉 耦合     

用于高阶偏振模色散补偿的高效动态补偿器

基于基本偏振态模型,采用三双折射元补偿结构,提出一种用于补偿高速率光纤通信系统中的偏振模色散的可行方案.此方案在一阶偏振模色散补偿的基础上,仅增加了对两个参量的控制,即可对高阶偏振模色散进行补偿,并且高阶补偿过程的参量控制完全独立于一阶补偿过程,极大的提高了偏振模色散的动态补偿效率.数值模拟结果表明,此方案的补偿效果也是显著的.     

800nm波段单偏振方向上无模间色散的双芯光波导

为探究如何消除双芯光波导的模间色散,提出了一种纤芯填充高折射率溶液的双空芯光子晶体光纤,并基于全矢量有限元法进行了理论分析,获得了光纤的模式有效折射率、耦合系数、模间色散系数。研究结果表明:当纤芯所填充的溶液折射率为1.40时,光纤的y偏振方向上模间色散在800 nm传输波长处为零,理论上能够完全消除y偏振方向上模间色散导致的脉冲畸变。即,当传输光波长为800 nm时,这种光纤在y偏振方向上可以抑制模间色散,从而可以广泛用于全光开关、超短脉冲传输、光孤子传输等应用场合。     

能够补偿二阶偏振模色散的三阶段偏振模色散补偿器

简要分析了偏振相关色散对光通信系统性能的影响,提出了一种三阶段高阶偏振模色散补偿方案,从理论上分析了它同时补偿偏振相关色散和偏振主态旋转的可能性,并提出了其可能存在的两种工作方式.通过数值模拟与两阶段补偿方案进行了性能比较,其偏振模色散容限比两阶段补偿提高约17%个比特周期 关键词： 光通信 光偏振 光纤色散     

微结构聚合物光纤中高双折射可调效应研究

通过在纤芯附近引入两个直径较大的空气孔诱导纤芯局部双折射,在包层减小x方向的孔间隔诱导包层双折射,设计实现了一种高双折射随波长可调效应的微结构光纤.采用全矢量平面波方法,以聚合物甲基丙烯酸甲酯为基材,对其偏振特性和基模模场进行了研究.结果发现,该光纤基模双折射在光通信波段呈现两个最大值,且最大双折射大小和位置随光纤结构和波长的变化可以进行调节.通过调节光纤结构参数,模拟得到了该光纤具有高双折射和零偏振模色散的最佳设计参数. 关键词： 导波与光纤光学 双折射可调 聚合物 全矢量平面波法     

三类偏振模色散模拟器的多阶特性和频率统计相关性分析

对现有三类偏振模色散模拟器：旋转晶体型、偏振控制器型和加热器型模拟器，进行了详尽的相关群时延、高阶偏振模色散的统计分布和频率自相关函数三大统计特性的数值模拟和性能比较.以级联段数作为主要参量的分析结果表明：相关群时延分布的产生准确度，旋转晶体型模拟器略优于偏振控制器型，而加热型模拟器相对最差；在产生精确的高阶偏振模色散分布方面，偏振控制器型模拟器最为优越，加热型模拟器略优于旋转晶体型；而对于产生较低的频率自相关本底水准方面，加热型模拟器则优于偏振控制器型和旋转晶体型.综合而言，偏振控制器型模拟器的性能最为优越；十段左右的偏振控制器型模拟器就可以产生合格的模拟效果，其效果等价于十五段以上旋转晶体型，或二十段以上加热型模拟器.     

偏振模色散模拟器的特性

通过对微分群时延差(DGD)统计特性和偏振模色散(PMD)矢量自相关函数的数值模拟，分析比较了目前常用的三种PMD模拟器的性能. 结果表明：在DGD分布方面，由DGD发生器构成的模拟器，一个DGD发生器就可与实际光纤PMD的统计特性相符合，而由保偏光纤和可旋转的连接器构成的模拟器则至少需要15段. 在自相关函数方面，基于保偏光纤的模拟器取决于各段光纤的延时量，而基于DGD发生器的模拟器在中心频带外的自相关值很平稳，可视为常数. 关键词： 光纤通信 偏振模色散 偏振模色散模拟器 自相关函数     

单模光纤折射率分布对偏振模色散的影响

利用将任意非圆柱等效为椭圆的方法分析和计算了单模光纤中包层和芯层折射率分布不同心导致的偏振模色散，得到了两个偏振模式的传输常数差△β和偏振模色散△τ与偏心比、入射光的波长、芯层半径、相对折射率差的关系曲线，为实践中昼减小单模光纤的偏振模色散提供理论上的指导。与椭圆度引起的偏振模色散相比，不同心引起的偏振模色散具有相同的数量级。     

高速光纤通信系统中高阶PMD的优化建模

为了评估随机变化的偏振模色散(PMD)(包括一阶和二阶PMD)使系统信号裂化的程度,降低其对高速光纤通信系统传输速率和传输容量的不利影响,在斯托克斯空间中推导了偏振模色散(PMD)矢量的数学表达式。对PMD效应所导致的脉冲展宽进行了数学分析,给出了差分群时延(DGD)的变化、一阶PMD矢量和二阶PMD矢量方向的变化对脉冲展宽的影响。通过数学推导得出,在大多数情况下,二阶PMD无法完全补偿,需通过控制单元的调整使其对系统的影响达到极小值。通过实验分析,得到了和数学推导中同样的结果,从而证明了模型的正确性。     

偏振模色散补偿中的偏振主态与分束器主轴的对准

光纤通信系统的比特率超过10Gb/s或更高时,偏振模色散引起的脉冲信号展宽成为主要障碍.分离光纤线路中的两个偏振模式对于提高偏振模色散补偿的精度和速度有重要意义.讨论了光纤线路中两偏振主态与补偿器中偏振分束器主轴的对准问题,给出了偏振分束器任何一个主轴上光强的表示并推导出相应的电功率信号表示式,建立了电功率与光信号两个模式之间的延迟时间以及偏振主态与分束器主轴相对角度的变化关系.初步实验表明,可以通过偏振控制器或可转动的光纤连接器实现偏振主态与偏振分束器的对准.     

The PMD of sinusoidally spun fibers in the presence of random birefringence perturbations

Although fiber spinning is known to reduce polarization mode dispersion (PMD) effects in optical fibers, relatively few studies have been performed of the dependence of the reduction factor on the strength of random birefringence fluctuations. In this paper, we apply a general mathematical model of random fiber birefringence to sinusoidally spun fibers. We find that while even in the presence of random birefringence perturbations the maximum reduction of PMD is still obtained when the phase matching condition is satisfied, the degree of PMD reduction and the probability distribution function of the DGD both vary with the random birefringence profiles.     

The effect of variable PSP angles in a PMD compensator

A polarization mode dispersion compensator (PMDC) composed of two polarization mode dispersion (PMD) elements and one polarization dependent loss (PDL) element is proposed. Simulation shows that, due to the variable angle between the two principal states of polarization (PSPs) of the compensator, the proposed compensator can improve the PMD compensation efficiency for systems with both PMD and PDL, especially when higher order PMD is compensated.