提高RZ码偏振度椭球对偏振模色散响应范围的方法

提出了使用适当带宽的光带通滤波器和选择合适的脉冲宽度两种方法来增加RZ码光纤通信系统中偏振度椭球对偏振模色散的响应范围,模拟计算得到了40 Gb/s的 RZ码在不同脉冲宽度以及同一脉冲宽度下不同的滤波器带宽两种情况下偏振度椭球的短轴随偏振模色散的变化情况. 结果表明, 采用这二种方法可以明显地提高偏振度椭球的短轴对偏振模色散的响应范围. 另外, 数值模拟结果还表明对于40 Gb/s的系统滤波器带宽应大于50 Hz, 光源脉宽应在4 ps~10 ps较为合适. 通过实验证明了这二种方案是可行的.     

4×10Gb/s OTDM系统中偏振模色散自适应补偿的研究

利用信号偏振度为反馈信号，基于可变步长最大值搜索算法实现了4×10?Gb/s 光时分复用 （OTDM）系统偏振模色散（PMD）自适应跟踪补偿实验.PMD补偿器为偏振控制器加可变时延 线的四自由度结构.最大差分群时延（DGD）补偿量为25?ps，即信号的一个比特周期，补偿 时间小于50?ms. 关键词： 偏振模色散 光时分复用系统 偏振度 自适应补偿     

二阶偏振模色散对高速高斯光脉冲在单模光纤中传输的影响

研究二阶偏振模色散（PMD）对高斯光脉冲在单模光纤中传输产生的影响，给出输出光脉冲的时域表达式。分析表明，输出光脉冲在每个基本偏振态上仍保持高斯形状，但其频率啁啾及脉宽等特性都已改变，文中对这些变化与二阶偏振模色散之间的关系进行了讨论。通过比较10Gb/s和40Gb/s的光传输系统中二阶偏振模色散的影响，可以发现，若规定脉冲展宽不能超过脉宽的十分之一，40Gb/s系统所能容忍的二阶偏振模色散极限值比10Gb/s系统小一个数量级。     

偏振度作为反馈信号进行偏振模色散补偿的研究

对40Gb／s光纤通信中归零码和非归零码光脉冲的偏振度随二阶偏振模色散的变化规律进行了数值模拟,结果表明由于二阶偏振模色散的影响,偏振度的变化趋势呈现出震荡性,二阶偏振模色散对归零码的偏振度要比非归零码的偏振度影响明显;同时搭建了偏振模色散补偿系统,对系统进行数值模拟和实验所得到的结果都表明,以偏振度作为反馈信号,采用粒子群优化算法作搜索算法能够有效地对归零码和非归零码系统的一阶及高阶偏振模色散进行自适应补偿。     

线性光采样模拟前端研制与128Gb/s信号测试

面对100 Gb/s光纤传输系统性能监测需求,自主研制完成高速线性光采样模拟前端。其内部由1个被动锁模光纤激光器产生脉宽为2 ps、重复频率为96.25 MHz的采样光脉冲,待测偏振复用四相移键控(PDM-QPSK)信号和采样光脉冲进入光混频器后完成偏振相位分集探测,利用模拟带宽为400 MHz的平衡探测器完成光电转换后,将4路模拟信号传入主机进行数字化处理,获得高速光信号时域分析结果。通过优化设计,实现被动锁模光纤激光器的脉冲功率、中心波长、重复频率稳定输出。利用商用128 Gb/s PDM-QPSK信号对工程样机和安捷伦调制信号分析仪N4391A展开对比测试,测试结果表明工程样机可获得相同的时域参数分析结果。     

40 Gb/s信号全光3R再生实验

提出一种新型40 Gb/s全光3R再生器方案。采用高精细度法布里-珀罗滤波器进行时钟提取。时钟提取前,通过高稳定光源对输入信号光波长变换实现信号光波长和法布里-珀罗滤波器梳状窗口对准;时钟提取后,接半导体光放大器(SOA)进一步消除时钟信号噪声。全光判决中,采用双半导体光放大器串联增大非线性性能,提高了判决门的响应速度。判决输出接窄带滤波器去除脉冲啁啾拖尾,减小码型效应。实验中,恶化40 Gb/s光脉冲信号通过全光3R再生器可以得到再生脉冲。输入恶化信号时间抖动大于5 ps,脉冲宽度大于16 ps,再生得到的信号时间抖动小于1.5 ps。再生信号相对于输入信噪比改善14 dB。连续稳定工作记录大于15 h。通过实验验证,这种全光3R再生器方案成功地实现了40 Gb/s信号的再生。     

基于光信号偏振度的偏振模色散补偿系统的研究

偏振模色散已成为当前发展高速长距离光纤传输系统的主要限制因素。理论上分析了光纤一阶偏振膜色散效应对高速伪随机非归零码／归零码光信号偏振度的影响，并利用数值模拟的方法分析了信号不同输入偏振态以及高阶偏振膜色散效应对非归零码光信号偏振度的影响。最后对利用信号偏振度作为反馈控制信号的自适应偏振膜色散补偿系统的补偿性能进行了分析，大量统计分析结果表明对于10Gbit／s的非归零码光纤传输系统，当传输线路的平均偏振膜色散值小于43ps时，利用极大化输出信号偏振度的偏振膜色散补偿系统对信号眼图的补偿概率可以达到99．99％．     

偏振模色散动态补偿中色度色散影响的研究

分析了色度色散(CD)对偏振模色散(PMD)动态补偿中偏振度(DOP)反馈的影响,模拟和实验验证了2．5Gb／s和10Gb／s非归零调制系统中光信号偏振度特性和系统误码率特性。表明有色度色散作用时信号偏振度值比仅受偏振模色散作用时要大．但误码率随色度色散量增加先轻度好转后就逐渐变差．偏振度值将不能如实反映偏振模色散对系统性能的影响。且信号两正交偏振分量间能量差别越小或差分群延迟越大,上述两种情况下信号偏振度值偏离就越远。这种偏离还随系统速率和色度色散量的增加而加剧。进一步探讨了实际偏振模色散补偿中减轻色度色散影响的措施,表明当系统中同时存在偏振模色散和色度色散影响时,必须在基于偏振度反馈的偏振模色散补偿前完成色度色散补偿。     

20Gb/s系统中偏振模色散的偏振度反馈控制分析

基于主偏振态理论和一阶偏振模色散近似,推导出光信号偏振度的一个简洁解析表达式。并利用该解析表达式和快速傅里叶变换,对20Gb／s系统的偏振模色散补偿中,偏振度监测法的灵敏度和跟踪范围受多种因素(如脉冲啁啾、占空比、消光比、放大自发辐射噪声、自相位调制等)的影响程度进行了数值模拟分析。发现利用偏振度监测法反馈控制偏振模色散补偿时,监测灵敏度和跟踪范围是折中的,较小的占空比有利于提高偏振度监测法的灵敏度,而且总可以对高达1．5个位周期(75ps)的差分群延时进行跟踪,但当占空比低于0．5时,跟踪范围迅速缩小,消光比和放大自发辐射噪声不会明显改变偏振度监测法的跟踪范围,自相位调制效应显著地影响偏振度监测法的性能。     

40 Gb/s信号的全光3R再生

研制出以注入锁模光纤激光器进行时钟恢复、电吸收调制器（EAM）作光判决门进行信号再整形的新型全光3R再生器,成功地运行于40Gb／s。理论和实验证明锁模环形激光器腔内放置的可调谐光滤波器的透射谱形状对时钟的脉宽有显著影响,超高斯透射谱的光滤波器利于获得窄时钟光脉冲,腔内放置这样的滤波器使恢复的时钟光脉冲谱宽达0．44nm、脉宽6ps、时间抖动小于1ps。最佳选择用作光判决的开关门的参量,改善了开关门的传输函数,使其接近阶跃函数,并使得开关窗宽度达到最佳。对于被剩余色散恶化的40Gb／s归零码信号进行了3R再牛,再生后达到了无误码。     

Dynamic PMD compensation in 40-Gb/s optical communication system

A 40-Gb/s optical time division multiplexing (OTDM) return-to-zero (RZ) transmission experiments in cluding a dynamic polarization mode dispersion (PMD) compensation was reported. The dynamic PMD compensator is made up of two-stage four degrees of freedom (DOF). The first stage adopts polarization controller and fixed time-delayed line. The second stage is variable differential group delay (DGD) element. The PMD monitoring technique is based on degree of polarization (DOP) as error signal. A novel practical adaptive optimization algorithm was introduced in dynamic adaptive PMD compensation. The experimental results show that the performance of the PMD compensator is excellent for 40-Gb/s RZ transmission systems with the large DGD. With this compensator, a significant improvement of system performance can be achieved in the eye pattern of a received signal. The first-order compensating ability of the compensator is greater than 30 ps. The second-order compensating ability is greater than 200 ps2.The first-order optimum compensating time is within 10 ms. The second-order optimum compensating time is within 24 ms.     

40 Gb/s光时分复用系统中两级偏振模色散自适应补偿实验研究

偏振模色散效应严重制约着长距离高速光纤通信的发展,偏振模色散的自适应补偿成为光通信领域研究的焦点。利用两阶段偏振模色散补偿器,采用6个自由度的粒子群优化算法(PSO),通过在线监测搜索光纤链路信号的偏振度极值作为反馈控制信息,在40Gb／s归零码高速光纤传输链路中成功实现了ms量级的偏振模色散自适应补偿。补偿前后采用庞加莱球法测量光纤链路中偏振模色散量,测量结果表明在信号中心波长1560．5nm处,差分群时延补偿前后测量值分别为21ps和1．3ps,而二阶偏振模色散补偿前后测量值分别为266ps^2和43．5ps^2。补偿后实验链路中的一阶和二阶的偏振模色散同时得到不同程度的补偿,并且系统的总的功率代价在误码率为10^-9时小于1dB。     

An experiment of automatic PMD compensation in 40-Gb/s RZ optical communication system

An experiment of adaptive polarization mode dispersion (PMD) compensation for 40-Gb/s return-to-zero (RZ) optical communication system is reported. In the experiment, degree of polarization (DOP) is used as feedback signal and particle swarm optimization (PSO) method is adopted as logic control algorithm.The compensation time is about 200 ms, the compensated differential group delay (DGD) is up to 30 ps,and bit error rate (BER) of 10-9 is reached when PMD compensation is employed.     

Impact of polarization dependent loss on degree of polarization as feedback signal of polarization mode dispersion

Polarization dependent loss (PDL) has been recognized as a critical issue because various inline optical components may have nonnegligible PDL effect that interacts with polarization mode dispersion (PMD).We investigated the impact of PMD-PDL interaction on degree of polarization (DOP), which is the most commonly used feedback signal in PMD compensation. The simulation results of a 40-Gb/s NRZ code optical transmission system show that the maximum PMD increases from approximately 40 ps to more than 45 ps, while minimum DOP declines from approximately 0.6 to approximately 0.2. The interaction of PMD and PDL also induces residual PMD underestimation of 5-8 ps, which causes degradation of PMD compensation performance.     

偏振模色散补偿中偏振度与差分群延时关系的理论分析和实验

偏振模色散是高速光纤通信系统的主要问题之一。在用偏振度作为反馈信号的动态偏振模色散补偿系统中，偏振度与差分群延时的关系对于准确快速的动态偏振模色散补偿很重要。推导出了准单色光波情况下任意波形和高斯脉冲的偏振度的数学表达式，理论分析了高斯脉冲情况下分光比、脉冲宽度和连续脉冲个数分别对偏振度与差分群延时关系的影响，并用10Gbit／s归零／不归零伪随机码序列进行了实验，实验证明了理论推导和理论分析的正确性。实验还表明偏振度的大小与脉冲啁啾和光纤色散无关，从而肯定了将实际光脉冲化简为准单色光波分析的可行性。     

一种可编程PMD模拟器

为了研究光纤通信中的偏振模色散(PMD)及其对高速光通信系统的影响和补偿技术,研制了一种可编程控制的PMD模拟器,它由6组双折射晶体和磁光晶体组成,群时延差(DGD)变化范围为±(0.3~35) ps,可设为不同平均值的Maxwell统计分布随机变化,也可以设为其它要求的数学分布.实验证明,该模拟器测量值与理论符合得很好,且具有较高的重复性和稳定性,响应时间小于1 ms.这种模拟器可用于10 Gb/s和40 Gb/s光传输系统PMD问题的研究.     

Two-stage adaptive PMD compensation experiment for 10-Gb/s optical communication system

We report the adaptive compensation experiment of polarization mode dispersion (PMD) for 10-Gb/s non return-to-zero (NRZ) and return-to-zero (RZ) optical communication systems using a two-stage PMD compensator and the monitoring technique based on degree of polarization (DOP) feedback-signals. The DOP monitor has its advantages of bit-rate independent and modulation format independent. The two-stage compensator has the capacity of compensation for the first- and second-order PMD. The compensated differential group delay (DGD) is up to 80 ps, and compensated principal state of polarization rotation rate is 20 ps. The time used for compensation is less than 1 second.