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。     

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).     

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.     

基于偏振度的偏振模色散补偿中检测信号对不同归零码型的响应研究

从理论上数值分析和比较了一阶和二阶偏振模色散对各种光调制码型（RZ、CSRZ、RZ-DPSK、CSRZ-DPSK）的偏振模色散的影响,结果表明:不同码型的偏振度大不相同,RZ码受偏振度影响最大,CSRZ-DPSK码受二阶偏振模色散的影响最小,在补偿系统中更适合缓解偏振模色散.     

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。     

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     

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。     

不同调制格式的偏振模色散补偿性能分析

研究了不同调制格式的产生及其偏振模色散补偿性能。首先从实验上得到了不同调制格式的频谱和眼图,并将其输入偏振模色散补偿系统,实现了缓解与补偿的动态结合。其次,从数值上比较和分析了不同调制格式应用于以偏振度做反馈信号的偏振模色散补偿系统后的补偿性能,结果表明,差分相移键控对偏振度的响应度和偏振模色散补偿效果要比传统开关键控好,因此差分相移键控非常适合于以偏振度做反馈信号的偏振模色散补偿系统;而载波抑制码差分相移键控结合了载波抑制码载波抑制特性和差分相移键控的特殊频谱特性,具有最好的偏振模色散补偿效果。     

前馈PMD补偿实验中从偏振度椭球获得差分群时延的研究

运用偏振度(DOP)椭球法从实验的有限样点数据中获得了差分群时延和偏振主态方向,这为前馈补偿实验提供了最关键的技术因素.在实验中获得了偏振主态方向和DGD,而且当DGD较小时,从实验所获得的DGD值与理论模拟的变化趋势基本一致.结果表明当DGD较小时,可以用偏振度椭球法从实验上得到正确的DGD和偏振主态方向.     

二阶偏振模色散测量分析

在庞加莱球的基础上,对原偏振模色散的测量方法进行了理论分析.研究表明,原方法属于间接测量,在测量二阶偏振模色散中存在明显不足.一阶偏振模色散测量的误差影响二阶偏振模色散的测量,间接测量降低了二阶偏振模色散的测量准确度.提出了一种二阶偏振模色散测量的新方法,保证了测量准确度,并通过实验中的统计结果得到证实.     

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.     

PMD分析中的PMF级联模型研究

PMF级联模型是进行PMD研究广泛采用的模型.从PMD矢量在Stokes空间的运动入手,推导出了PMF级联模型的DGD的统计分布并给出了整体特性与局部特性之间的关系,所得结果用JME法验证是正确的.最后通过误差分析,提出了该模型的级联段数的选取原则.所得结论可为PMD的仿真提供理论依据.     

直接检测光OFDM系统中的偏振相关损耗研究

对于高速光传输,直接检测的光正交频分复用系统（direct detection optical orthogonal frequency division multiplexing, DDO-OFDM）中的偏振相关损耗（polarization dependent loss, PDL）与偏振模色散相互作用,对系统传输带来较大影响。对DDO-OFDM系统中PDL与一阶PMD作用机理和数学模型进行了分析,并通过数字仿真加以验证。结果表明:在PDL与PMD联合作用下,对OFDM信号幅度及相位均产生影响,通过发送导频序列可有效实现信号均衡;由于输出偏振态随频率产生旋转,PMD效应一定程度上缓解PDL所致系统损伤,差分群时延为50 ps条件下,以10 Gb/s的速率在单模光纤传输480 km,DDO-OFDM系统Q值提高约0.8 dB。     

单模光纤偏振模色散统计特性的分析

用琼斯矩阵本征分析法对偏振模色散各参量的统计特性进行了分析 ,得到了一阶和二阶偏振模色散的统计规律 ,并给出了二阶偏振模色散各参量与一阶偏振模色散各参量之间的比例关系 ,对二阶偏振模色散的获取、补偿和系统设计均有指导意义。     

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     

Study of the frequency autocorrelation of the differential group delay in fibers with polarization mode dispersion

We study the frequency autocorrelation of the differential group delay (DGD) in fibers with polarization mode dispersion (PMD). We show that the correlation bandwidth of the DGD is comparable with that of the orientation of the PMD vector. Furthermore, we show that all the most general statistical properties of polarization mode dispersion in long fibers are uniquely determined by the mean DGD. An estimate of the accuracy of measurements in which the mean DGD is extracted by frequency averaging in a single fiber is obtained as a function of the measured bandwidth.     

The Effects of Polarization and Non-Linearity on the Performance of WDM System with Optical Cross-Connects

The performance of a wavelength division multiplexing (WDM) system with optical cross-connects (OXCs) and in the presence of polarization and nonlinear effects was analyzed. We determined the effect of PMD and PDL; nonlinearity such as XPM, SPM, and FWM; and CD on the system performance. We found that the system outage probability is highest at DGD threshold for the respective maximum eye closure (EC). We showed that the allowable DGD depends on the time slot for one bit T, which is the inverse of the network bit rate. Wider T is more immune to large PMD with the EC still maintained at the same level since DGD/T is unchanged. Our analysis also indicated that as DGD increases, BER increases. The BER also increases with increase in PDL and further increases with the presence of XPM, SPM, FWM, and CD.     

10 Gb/s光通信传输系统中一阶PMD自适应补偿实验

在10 Gb/s归零码(RZ)光通信传输链路中成功地搭建一阶PMD自适应补偿的实验系统,补偿量29 ps,跟踪补偿时间在1 s以内,补偿效果明显.