PMD统计模型的改进

对于PMD的研究,分段模型是较优的选择.原始模型经过数学推导, 可转化为迭代模型.转化后的模型物理意义明晰,在直观上便于看出PMD随光纤分段增加的累积过程,具有较强的移植性.理论分析指明了数值方法产生误差的缘由,给出了实用数值计算的迭代模式,对于PMD补偿具有指导意义,同时使计算变得简洁.     

光纤偏振模色散对信号偏振度的影响

采用一种简化的线路传输模型，详细讨论了在高速光纤通信系统中，线路偏振模色散（PMD ），尤其是二阶PMD、输入信号偏振态等对信号偏振度（DOP）的影响，并指出以信号DOP做 反馈控制信号适合于一阶PMD优化补偿系统，但在较大二阶PMD的影响下，将增加控制算法的 复杂性，使系统可能陷入局部最优解. 关键词： 信号偏振度 偏振模色散 信号偏振态     

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%.     

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     

偏振控制器完成任意偏振态变化的最小自由度研究

偏振控制器(PC)是处理光纤中信号偏振态(SOP)的重要器件,它是偏振模色散(PMD)自适应补偿器的重要组成部分.以两种类型的商用偏振控制器为例,理论和实验证明了转变任意输入态到庞加莱(Poincaré)球上其他任何状态至少需要调整三个自由度而不是两个自由度.因此至少需要控制每一阶段的PMD补偿器中偏振控制器上的三个自由度而不是两个白由度,才能够实现完全的PMD补偿.     

两段PMD补偿中的优化算法比较

研究了两段PMD补偿器和补偿算法.存在二阶效应时,PMD补偿中的反馈信号将是一个多峰多谷的复杂信号.粒子群算法(PSO )作为一种优化算法已在实验中实现.研究了模拟退火算法（SA）作为含二阶PMD补偿的反馈信号的应用.通过仿真计算还比较了采用这两种算法的PMD补偿性能.     

偏振模色散对多信道光纤通信系统信号的影响

利用耦合非线性薛定谔方程,计算了考虑PMD和非线性效应情况下8×40 Gb/s波分复用光纤通信系统中的波形及频谱.与不考虑PMD结果的比较表明:由于PMD的影响使得波形变宽,频谱分裂,同时通过比较还发现PMD对各信道的影响是不同的,这将有利于开发WDM系统中PMD补偿系统.     

高双折射Sagnac环透射特性的理论与实验研究

 采用传输矩阵分析法、数值模拟和实验研究相结合的方法研究了由光耦合器（OC）、偏振控制器（PC）和保偏光纤（PMF）组成的高双折射Sagnac干涉环的透射特性。理论分析了PMF特性和PC状态对输出特性的影响,并通过数值模拟得到了PMF长度、双折射率（Δn）和PC状态不同时所对应的透射光谱。最后通过实验验证得出了波长间隔只由PMF的长度和双折射率Δn决定,透射率大小只由PC状态决定,而透射谱的峰值位置由PMF和PC状态共同决定的规律。实验结果与理论分析结果非常一致,对Sagnac环透射规律的研究对这种可调谐滤波器在多波长光纤激光器中的应用具有一定的参考价值。     

PSO算法用于WDM系统多信道PMD补偿的研究

根据波分复用（Wavelength Division Multiplexing,WDM）系统多信道偏振模色散（Polarization Mode Dispersion,PMD）的最坏信道补偿方案,将粒子群优化（Particle Swarm Optimization,PSO）算法用于多信道的PMD补偿.在补偿最坏信道的同时,保障了其他信道的性能.并以两信道PMD补偿系统为例进行了数值模拟,得到了很好的补偿效果.     

THEORETICAL ANALYSIS OF POLARIZATION MODE DISPERSION EMULATOR

The PMF (Polarization Maintaining Fiber) concatenation model is an important model in studying PMD (Polarization Mode Dispersion). In this paper, two numerical models are established based on Jones matrix and Mueller matrix. Then we perform the numerical simulation. The results indicate that the statistical probability distribution of PMD approximates the Maxwell distribution more closely with the increasing of the number of degree of freedom. The efficiency of the two ways is also discussed.     

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.     

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。     

Analysis and Compensation of Polarization Mode Dispersion in Single Channel,WDM and 32-channel DWDM Fiber Optic System

One of the most serious impairments which limit the data rate in long distance and high speed transmission systems is Polarization Mode Dispersion (PMD). PMD is negligible when data rate is low (i.e. in Mb/s or few Gb/s) but it will affect the high data rate transmission systems (10^s of Gb/s, Tb/s etc.), as the pulse broadening severely distorts the signal during transmission. Thus it is necessary to compensate the PMD in both single and multichannel fiber optic transmission system due to increase in the traffic demand. This paper deals with a Deterministic Differential Group Delay (DDGD) method to compensate the PMD in single channel, by delaying the fast polarization component and wavelength independent Polarization Maintaining Fiber (PMF) method for multichannel PMD compensation. The DDGD method efficiently compensates the PMD upto 45 ps in single channel 40 Gb/s transmission systems. The State of Polarization (SOP) before and after the PMD and after compensation is analyzed by means of Poincare Sphere. By using PM Fiber method, simultaneous and effective compensation of PMD in multichannel system is achieved. Here, the simulation has been carried out for 4-channel (40 Gb/s), 8-channel (80 Gb/s), 16-channel (160 Gb/s) WDM systems and 32-channel (320 Gb/s) DWDM fiber optic system with each channel having the data rate of 10 Gb/s and the results of PMD compensation for all the channels are analyzed. It is seen that the PMD compensation is achieved upto 90 ps 87 ps, 84 ps and 80 ps in 4-channel, 8-channel, 16-channel WDM systems and 32-channel DWDM systems respectively. As very high data rate of 100 Gb/s and above are in practice now-a-days, compensation of PMD is enhanced to 1.6 Tb/s (16 × 100 Gb/s) data rate for 16-channel by PMF method and 74 ps of broadening is compensated effectively.     

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.     

高阶PMD统计特性研究

讨论了三阶偏振模色散(PMD)的统计特性及其对于高阶PMD补偿系统的影响.数值模拟结果表明,随着即时差分群时延(DGD)的增加,二阶PMD单位矢量旋转速率的统计覆盖范围的变化趋势与主偏振态(PSP)旋转斜率的相应变化正好相反.此外,随着即时DGD的增加,二阶PMD模值的统计覆盖范围不断增加,使得高速光通信系统中高阶PMD补偿的实现将更加困难.     

Potential of mean force for ion pairs in non-aqueous solvents. Comparison of polarizable and non-polarizable MD simulations

Potentials of mean force (PMF) are calculated for two model ion pairs in two non-aqueous solvents. Standard non-polarizable molecular dynamics simulation (NPMD) and approximate polarizable simulation (PMD) are implemented and compared as tools for monitoring PMF profiles. For the polar solvent (dimethylsulfoxide, DMSO) the PMF generated in terms of the NPMD reproduces fairly well the refined PMD–PMF profile. For the non-polar solvent (benzene) the conventional NPMD computation proves to be deficient. The validity of the correction found in terms of the approximate PMD approach is verified by its comparison with the result of the explicit PMD computation in benzene. The shapes of the PMF profiles in DMSO and in benzene are quite different. In DMSO, owing to dielectric screening, the PMF presents a flat plot with a shallow minimum positioned in the vicinity of the van der Waals contact of the ion pair. For the benzene case, the observed minimum proves to be unexpectedly deep, which manifests the formation of a tightly-binded contact ion pair. This remarkable effect arises owing to the strong electrostatic interaction that is incompletely screened by a non-polar medium. The PMFs for the binary benzene/DMSO mixtures display intermediate behaviour depending on the DMSO content.     

双折射光纤中偏振模色散的抑制

利用双折射光纤中孤子自捕获现象可以抑制偏振模色散,但这种抑制技术对传输参量有严格的限制.本文提出在双折射光纤中周期性地改变快慢轴的方法来抑制偏振模色散. 研究发现,这种方法在一定程度上能有效地抑制偏振模色散,并且光纤间偏振轴的夹角偏差有利于对偏振模色散的进一步抑制.