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.     

基于PSO算法的WDM系统中自适应PMD补偿的性能分析

提出了一种应用于WDM系统中的自适应偏振模色散(PMD)补偿方法。将偏振扰频器与基本正交偏振分束探测相结合,首先由偏振信号光功率PS和消偏的背景噪声PN得到光信噪比(OSNR),然后再通过OSNR与偏振度(DOP)的关系来实现多信道DOP的监测。采用粒子群优化(PSO)算法实现了DOP的搜索和跟踪,并经D/A转换,将对应的电压施加在偏振控制器上。调制电压范围为0~10V,调节信号的基本偏振态,从而形成闭环反馈控制模块。通过多次迭代,得到了DOP的最佳值,实现了对PMD的自适应补偿。补偿后,眼图张开度得到了明显的改善。论证了补偿方法的有效性。     

单模光纤中二阶偏振模色散的测量及其统计特性研究

在高速光纤通信系统中,二阶偏振模色散将引起脉冲信号的展宽和畸变,严重影响系统的传输性能。应用琼斯矩阵本征分析法,测量了光纤的二阶偏振模色散,并对二阶色散的平行分量、消偏振分量、PCD和退极化率进行了详细的分析,得到了二阶PMD随波长的分布情况和统计特性。对二阶偏振模色散的补偿有一定的指导意义。     

任意坐标系下非圆正规光波导的一般解及应用

给出了任意坐标系下非圆正规光纤随传输距离z指数变化的一般解，它具有exp｛i(+ΔβV)z｝E0(x,y)的形式，而V是由主轴偏角θ惟一确定的矩阵，称为主轴矩阵.还给出了相应的亥姆霍兹方程，并应用于研究有微小变形的二层弱导非圆光纤，和解释光纤纵向不均匀性对双折射的抑制效应. 关键词： 非圆正规光纤 偏振主轴 偏振模色散(PMD)     

单模光纤中的二阶偏振模色散及其统计特性

用琼斯矩阵本征分析法和邦加球法,分别测量了22 km和75 km G.652单模光纤中的二阶偏振模色散,并对其平行分量、垂直分量、PCD（Polarization dependent chromatic dispersion）、消偏振项、各个分量的统计特性及其影响进行了详细的分析,得到了二阶偏振模色散随波长的分布情况及统计特性. 从统计结果可以得到,与PCD项相比,消偏振项在二阶偏振模色散中起主要作用. 该研究对二阶偏振模色散的补偿有一定的指导意义.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

高速光纤通信系统中抑制偏振模色散的新机制

重点研究了偏振模色散、群速度色散、自相位调制三者之间在高速光纤通信系统中的相互作用，从时域角度分析脉冲的演变，从频域角度分析频谱的变化，提出一定条件下，啁啾、色散、自相位调制可以部分补偿偏振模色散的思想。通过对40Gbit／s系统进行偏振模色散、群速度色散和自相位调制共同作用的仿真，从统计意义上验证了它们之间的相互影响，并找到最佳传输方案，对系统设计提供了参考。     

偏振模色散补偿控制中偏振度技术的性能

基于主偏振态理论，导出了光信号偏振度的解析表达式.并对40 Gb/s光传输系统中的信号偏振度受各种因素的影响进行了数值模拟，包括啁啾、脉冲形状、脉冲宽度、自发辐射噪声以及消光比等.结果表明，偏振度技术能有效地监测和控制40 Gb/s系统中小于37.5 ps的偏振模色散.而且发现就最大化偏振度技术对差分群延时的容许范围而言，脉冲的1/e强度半宽取0.45个位宽（11.25 ps）是最优的.     

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。     

SOP and PMD monitoring on deployed aerial optical fibres

State of polarization (SOP) and polarization mode dispersion (PMD) are stochastic in nature due to changes in the properties of the optical fibres and its positions because of both intrinsic and extrinsic perturbations. With 184 PMD values obtained by use of the FTB-5700 single-ended dispersion analyzer, the predicted theoretical Gaussian fit was obtained with a mean of 0.47 ps and standard deviation of 0.08 ps. This small standard deviation was justification for its accuracy in measuring PMD of aerial optical fibres. A comparison is also made on the accuracy of the GINTY and the FTB-5700 on measurement of PMD of aerial optical fibres with results showing that the latter is more accurate compared to the former. The time scale over which to compensate PMD in aerial optical fibres was determined and it is slightly higher than 400 s; the decorrelation time obtained for SOPs on a particular windy and hot day. This is because the changes of the PMD vector are known to be slower than SOP changes.     

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.     

偏振模色散影响色散控制孤子传输的理论研究

采用变分法分析高速色散控制孤子在双折射光纤中的传输规律。首先建立了色散控制孤子在双折射光纤中的扰动传输模型 ,然后解析了偏振模色散影响下色散控制孤子各参量的传输演化规律 ,最后对解析结果进行了计算。研究结果表明 ,偏振模色散参量对色散控制孤子能量、脉宽的演化影响很大 ,当偏振模色散很大时 ,如Dp>0 .3ps/km1/ 2 时 ,必须考虑采用某些在线控制手段来有效抑制偏振模色散对传输系统的影响 ,然而 ,当Dp≤ 0 .1ps/km1/ 2 时 ,系统几乎不受影响 ,同时本文还证明了色散控制孤子抗偏振模色散扰动的能力强的这一特点。为研究偏振模色散对高速非线性传输系统、特别是色散控制孤子传输系统的影响提供了理论依据和研究方法。     

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.     

单模光纤二阶偏振模色散的Jones矩阵

利用单模光纤PMD矢量与Jones矩阵之间的关系,推导了由该矢量表示的光纤二阶PMD的Jones矩阵解析表达式,利用该矩阵可以确定输出端时域脉冲在二阶PMD近似下的表达式,并由此仿真二阶PMD对信号传输质量的影响.通过比较输入与输出信号脉冲波形和眼图发现,随着传输速率和传输距离的增加输出信号劣化.最后结果表明,当主偏振态的旋转速率为零时,二阶PMD的影响可以忽略;但当其值增大时,输出信号劣化严重.在光纤通信系统设计时,需要考虑偏振模色散影响分析结果,可提供参考依据.     

Soliton Transmission in Fibers with Polarization-Mode Dispersion

Abstract

The polarization-mode dispersion (PMD) is a dominant statistical effect in ultra-high bit rate transmission systems. In this article, soliton transmission in constant and randomly varying birefringent fibers is reviewed. In particular, soliton robustness to PMD is analyzed and compared with that of linear pulses. It is found that solitons broaden in proportion to the square root of distance, like in the case of linear pulses, but with a reduced coefficient.