高速传输系统中高阶PMD的影响

研究由于偏振模色散(PMD)引起的时域脉冲响应从传输矩阵的角度分析了包含各阶与频率相关的差分相时延(DPD)、主偏振态(PSP)对脉冲波形的影响,并通过仿真结果验证理论的有效性同时,也分析了PMD对系统带来的眼图代价,对40Gb/s系统做出了预测.     

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%.     

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.     

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.     

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     

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.     

PMD对不同线路码型高速光纤通信系统影响的研究

研究了在采用NRZ码、电RZ码、光RZ码及CSRZ码四种不同的线路码型并在接收机不同光滤波器带宽下，研究了偏振模色散(PMD)对40Gbit／s单波道光纤通信系统产生的不可用概率。     

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.     

基于PLC的PMD补偿器中PDL效应的分析

应用穆勒（Müller）矩阵对硅基平面光波导线路（Planar lightwave circuit PLC）补偿器中PDL对差分群时延(Differential group delay DGD)分布的影响进行了分析，在不同的PDL值下对各种不同级次的PLC单元级联情况的DGD值分布进行了讨论，并与Maxwell分布进行了比较，得到了在特定PDL值情况下最为优化的PLC级次.     

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.     

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.     

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).     

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.     

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.     

Investigations on PMD-induced penalties in 40 Gbps optical transmission link

Polarization-mode dispersion (PMD) in optical fibers and components can be a limiting impairment in high-speed, long-haul transmission link. In this paper, we have carried out investigations on PMD-induced penalties in a 40 Gbps optical transmission link and we obtained results for DGD, BER, Q² (dB) for different values of the PMD coefficient and different random seeds using computer simulation.