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。     

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。     

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.     

PSO算法用于WDM系统多信道PMD补偿的研究

根据波分复用（Wavelength Division Multiplexing,WDM）系统多信道偏振模色散（Polarization Mode Dispersion,PMD）的最坏信道补偿方案,将粒子群优化（Particle Swarm Optimization,PSO）算法用于多信道的PMD补偿.在补偿最坏信道的同时,保障了其他信道的性能.并以两信道PMD补偿系统为例进行了数值模拟,得到了很好的补偿效果.     

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.     

40Gbit/sOTDM系统中二阶偏振模色散自适应补偿技术研究

报导了一个40 Gbit/s OTDM系统中二阶偏振模色散(PMD)自适应补偿系统,此实验系统基于偏振度的反馈控制方法实现了二阶偏振模色散自动补偿.在中心波长1560.5 nm处,补偿后的DGD和二阶PMD效应改善明显.采用粒子群优化算法作为偏振模色散自适应补偿的搜索算法,补偿时间30 ms左右.     

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。     

光纤中高斯型伪随机序列码偏振度的理论分析和实验研究

推导了准单色光波情况下高斯脉冲伪随机序列偏振度的简洁数学表达式.理论分析结果表明,偏振度与差分群延迟之间的关系与线路啁啾和光纤色散无关,并且此关系可以由光信号频谱半宽度Δω和分光比γ唯一确定.用10 Gbit/s 7级m序列归零码进行的实验表明:实验结果与理论推导基本一致,从而验证了推导公式的正确性.     

基于偏振度椭球的PMD补偿的前馈信息提取方法

通过建立一个简单的模型推导了偏振模色散与偏振度椭球的关系式,可以直接从偏振度椭球的长轴和短轴得到偏振模色散的大小.将得到的一阶偏振模色散大小与理论上从琼斯矩阵中计算的结果进行比较,发现在差分群时延小于20 ps时,模拟结果与理论计算值较好相符.分析了如何从偏振度椭球的长轴判断偏振模色散矢量的方向.因此,从得到的偏振模色散矢量的大小和方向信息可以为一阶偏振模色散补偿提供前馈信息.     

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.     

三类偏振模色散模拟器的多阶特性和频率统计相关性分析

对现有三类偏振模色散模拟器：旋转晶体型、偏振控制器型和加热器型模拟器,进行了详尽的相关群时延、高阶偏振模色散的统计分布和频率自相关函数三大统计特性的数值模拟和性能比较.以级联段数作为主要参量的分析结果表明：相关群时延分布的产生准确度,旋转晶体型模拟器略优于偏振控制器型,而加热型模拟器相对最差;在产生精确的高阶偏振模色散分布方面,偏振控制器型模拟器最为优越,加热型模拟器略优于旋转晶体型;而对于产生较低的频率自相关本底水准方面,加热型模拟器则优于偏振控制器型和旋转晶体型.综合而言,偏振控制器型模拟器的性能最为优越;十段左右的偏振控制器型模拟器就可以产生合格的模拟效果,其效果等价于十五段以上旋转晶体型,或二十段以上加热型模拟器.     

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％．     

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.     

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.     

Analytical performance evaluation of an adjustable PMD compensator using high-birefringence linearly chirped FBG

System performance of a high-speed WDM transmission system in the presence of PMD can be improved significantly by using an adjustable PMD compensator. We have analytically evaluated the performance of a tunable PMD compensator based on high-birefringence linearly chirped fiber Bragg grating. The device can adjust differential group delay in a linearly continuous way without affecting the wavelength outside the bandwidth. Various properties of the device such as relative group delay, differential group delay, reflectivity, etc. are investigated in terms of wavelength and grating length. Results show that under stretched condition the device generates a time delay between fast and slow polarization axes, which is adjustable from 0 to 55 ps and is tunable within 2.4 nm wavelength range.     

A deeper analysis of the second order polarization mode dispersion in optical communications systems

This article presents a new approach to the combined analysis of the first and second-order polarization mode dispersion (SOPMD) and shows their importance in optical communication systems performance. How it affects the relation between second-order polarization mode dispersion (PMD) and the differential group delay (DGD) in a single mode fiber is discussed. The analysis is based on time or wavelength and temperature variations changing/impacting PMD and DGD measured values. We present long term statistical characteristics of second-order PMD over a PMD emulator, and investigate the correlation between SOPMD, depolarization (DEP) and polarization dependent chromatic dispersion (PCD). Some authors calculate these modes from measurements obtained from the first order polarization mode dispersion, assuming a positive correlation between these effects, but this not the real relationship between them. A new interpretation of SOPMD was used to analyze the problem of the spectral stability in terms of the temperature. Actual techniques for determination SOPMD, consequently DEP and PCD, use the variation in time and/or wavelength. In some studies the results obtained for SOPMD are correlated to first-order PMD (FOPMD). This paper shows, based on measurements, that the correlation between first and second order Polarization Mode Dispersion (PMD) in the case where the last one is a function of the temperature can assume positive or negative values.     

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%.