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.     

10 Gb/s光纤通信系统一阶偏振模色散动态补偿系统反馈控制的实现

在偏振模色散(PMD)自动补偿技术中,如何根据反馈信号得到相应的控制信号,使补偿速度跟随偏振模色散变化始终是该技术的一个核心问题。提出了一种新颖的自适应抖动跟踪算法,完成了以微波信号为反馈的多自由度的一阶偏振模色散自动反馈补偿系统的跟踪补偿实验。算法成功地解决了传统算法在跟踪搜索过程中易陷入局部极值的问题,有效地克服了系统中的重要控制器件偏振控制器的磁滞现象以及动态补偿时跟踪搜索过程中易出现的瞬间恶化现象。实验结果表明该算法在对出现突发偏振模色散扰动后自动进行补偿的响应速度在ms量级,最快能达到1~2 ms。     

非线性偏振旋转中偏振控制器方位角的研究

提出一种基于Jones矩阵的非线性偏振旋转锁模光纤激光器数值模型, 对偏振控制器波片方位角的描述具有物理意义清晰的优点. 数值仿真得到均方根宽度为0.28 ps的超短脉冲, 时域对称且振幅稳定. 搭建了非线性偏振旋转锁模光纤激光器, 系统可以自启动, 得到了重复频率为67.35 MHz的锁模脉冲输出. 数值仿真和实验结果都表明偏振控制器两个波片的方位角α₁和α₂都具有周期性, 周期分别为180°和90°. 由于随机双折射的影响, 实验测得的波片方位角调谐范围比数值仿真的结果小, 这一点通过在数值仿真模型中加入随机双折射的作用而得到证明.     

动态偏振模色散补偿的自适应算法及实现

基于研制成功的两级偏振模色散自适应补偿系统,提出对光传输系统中偏振模色散(PMD)自动搜索跟踪的补偿算法,该算法解决了偏振模色散补偿多自由度搜索中易于陷入局部极大值的问题.实验证明应用该算法制成的偏振模色散自适应补偿器性能优越,所能达到的性能参数为：全局补偿搜索时间78.77 ms,跟踪响应时间15.75 ms.另外,为了将研制的动态PMD补偿器得以实用化,就PMD补偿系统中的核心——取样反馈控制模块的性能进行了剖析.     

光纤偏振模色散的测量

光纤中的偏振模色散是限制高速光纤通信系统传输容量的极限因素，本文报道光纤偏振模色散的测量，对国内外多种光纤进行了测量比较，较长的单模非偏振保持光纤的多次测量值科克斯韦概率分布，同时发现国产的光纤质量有待改进，最后分析了一些实验中观察以的现象并作了解释和讨论。     

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.     

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%.     

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     

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).     

偏振模色散的偏振主态旋转补偿法

提出一种用以补偿一阶偏振模色散的方法通过理论分析,说明了使用偏振分离器和加入光学延迟来抑制光纤中的PMD的方法以及其存在的由于延迟偏差造成的过补偿或欠补偿由理论分析可知,通过调整输入信号偏振态的方向,可以有效改善补偿效果模拟实验证明了该方法的可行性.     

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。     

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％．     

Polarization mode dispersion and chromatic dispersion compensation by using a three-stage compensator

A three-stage compensator used for Polarization mode dispersion (PMD) and Chromatic dispersion (CD) compensation is proposed. The compensator is capable of compensating the two components of second-order PMD when no CD exists. Two operating points of compensating second-order PMD have been proposed. Two-stage and three-stage compensators are compared by the outage probability. When CD is introduced, the compensator should retain a quantity of second-order PMD to compensate CD. The outage probability when PMD and CD coexist has been calculated. The results show that a tradeoff must be made in order to compensate CD and PMD at the same time.     

模拟退火算法在无端偏振控制器中的应用

构造了由四个相移范围在0~2π的电光晶体波片组成的偏振控制器,利用模拟退火法作为其反馈控制算法.仿真计算表明,该偏振控制器是无端的,在较优的控制参量下,其输出的偏振态是稳定的,光强波动小于1%.对于四波片偏振控制器,模拟退火算法的控制参量研究表明,为得到较佳的控制效果,可把内外循环次数各限制为3次,以减少处理器时间;其初温T0应取在0.1附近;温度更改常数p宜取在0.2左右;状态产生常数s对输出的稳定性影响最大,仿真说明设在 0.005~0.01间为好.     

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。     

偏振模色散级联模型的理论分析

在研究偏振模色散的数值模型中,分段数N和分段长度L是基本的参数,这两个参数影响到偏振模色散的随机特性。在分段级联模型理论的基础上,采用琼斯矩阵的分析方法,对偏振模色散的特征矩阵进行了理论分析和数值模拟,研究表明,N和L的选取对偏振模色散的分析有直接的影响,N在适当大的情况下,使得L在某一均值附近微小变化,这样的参数选取是合理的。如果各分段长度保持不变,会使得二阶偏振模色散丧失随机性的特点。     

不同调制方式下偏振度与偏振模色散的关系

给出了偏振度与偏振模色散关系的理论模型,分析了非归零和归零两种调制方式下的偏振度与偏振模色散关系特性,结果表明偏振度町以作为实时检测偏振模色散的信号;且偏振度对偏振模色散的有效检测范围不大于调制光信号的占空比α,同时检测灵敏度与有效检测范围成反比;在非归零调制时偏振度对偏振模色散的有效检测范围最宽,为调制光信号的一个调制周期,是常规归零调制(占空比为0．5)时的2倍,但灵敏度只有常规归零调制时的一半。进一步探讨了在实际应用中改善偏振度对偏振模色散的有效检测范围和灵敏度的方法。实验验证了非归零调制时偏振度与偏振模色散关系特性。     

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。