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1、提高光纖通信系統(tǒng)傳輸容量主要有兩個(gè)途徑,第一,提高單信道的傳輸碼率,隨著碼率提高,色散通過展寬脈沖而對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生的影響逐漸增強(qiáng),通常采用色散管理(DM)降低線路平均色散減小這一影響;第二,在相同的帶寬內(nèi)安排盡可能多的信道,隨著信道間距的減小,交叉相移調(diào)制(XPM)效應(yīng)逐漸增強(qiáng),劣化了系統(tǒng)性能。 本文工作圍繞DM和XPM兩方面展開,包括單信道DM系統(tǒng)中補(bǔ)償光纖長(zhǎng)度優(yōu)化;單段線路以及多周期色散管理波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中XPM所致
2、的強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)制;以抑制XPM為目的的DM線路優(yōu)化;WDM系統(tǒng)內(nèi)混頻過程中損耗、自相位調(diào)制(SPM)、XPM作用下的調(diào)制不穩(wěn)定性(MI),具體內(nèi)容有: 對(duì)單信道傳輸系統(tǒng),以后補(bǔ)償DM線路為例采用數(shù)值法對(duì)補(bǔ)償光纖長(zhǎng)度進(jìn)行了優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)后補(bǔ)償DM系統(tǒng)中脈沖寬度變化規(guī)律為緩變包絡(luò)先壓窄、再展寬,脈寬最窄點(diǎn)的位置隨補(bǔ)償程度的增加而減小,最小脈寬隨補(bǔ)償程度的增加而增加;與單周期最大壓縮補(bǔ)償相比,補(bǔ)償程度適當(dāng)減小時(shí)能夠在一定傳輸距離內(nèi)有效
3、減小脈沖展寬,隨著脈沖峰值功率的提高,最優(yōu)補(bǔ)償長(zhǎng)度將隨之提高。 對(duì)于強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)(IM-DD)系統(tǒng),采用表征XPM所致強(qiáng)度調(diào)制的頻域傳遞函數(shù)和時(shí)域強(qiáng)度調(diào)制率作為性能評(píng)價(jià)指標(biāo),研究了群速度色散(GVD)和泵浦波SPM作用下的XPM效應(yīng)。首先,推導(dǎo)了單段、多段放大線路中表征XPM所致強(qiáng)度調(diào)制的頻域傳遞函數(shù),給出了任意泵浦條件下,探測(cè)信道輸出端的時(shí)域波形、時(shí)域強(qiáng)度調(diào)制率計(jì)算方法。然后,分析了調(diào)制頻率、光纖色散以及泵浦波SPM對(duì)XP
4、M的影響。最后,以抑制DM線路中的XPM為目的,分析了補(bǔ)償方式(前補(bǔ)償或后補(bǔ)償)及補(bǔ)償光纖長(zhǎng)度選擇問題,發(fā)現(xiàn)最優(yōu)補(bǔ)償方式并非固定不變,補(bǔ)償方式的選擇同時(shí)受補(bǔ)償光纖長(zhǎng)度和傳輸距離(色散管理周期數(shù)目)的影響。 對(duì)于相干光通信系統(tǒng),采用表征XPM所致相位調(diào)制的頻域傳遞函數(shù)和時(shí)域相位調(diào)制率作為性能評(píng)價(jià)指標(biāo),研究了GVD作用下傳輸波形變化時(shí)的XPM效應(yīng)。首先推導(dǎo)了單段、多段放大線路中GVD作用下傳輸波形變化時(shí)表征XPM所致相位調(diào)制的頻域傳
5、遞函數(shù),給出了探測(cè)信道時(shí)域相移、時(shí)域相位調(diào)制率計(jì)算方法。隨后,分析了調(diào)制頻率、傳輸距離、光纖色散等對(duì)XPM的影響。最后,以減小DM線路中XPM所致相移為目的,對(duì)各種補(bǔ)償方案(欠補(bǔ)償、完全補(bǔ)償、過補(bǔ)償、前補(bǔ)償及后補(bǔ)償)進(jìn)行了比較,結(jié)果表明對(duì)于分布式色散補(bǔ)償線路而言,后補(bǔ)償優(yōu)于前補(bǔ)償,補(bǔ)償光纖長(zhǎng)度的選擇應(yīng)盡可能使線路平均色散偏離零平均色散。 對(duì)于WDM系統(tǒng)內(nèi)XPM作用下的MI,以兩束光波以及混頻過程中產(chǎn)生的邊帶頻率成份為研究對(duì)象,采
6、用耦合模分析法,給出了混頻過程中損耗、GVD、SPM及XPM綜合作用下MI增益的計(jì)算方法;推導(dǎo)了當(dāng)某一相位較好匹配、其它相位失配嚴(yán)重時(shí),兩載頻SPM、XPM引起的MI增益解析表達(dá)式;分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)MI主要由SPM或XPM引起時(shí),增益的最大值與色散無關(guān),XPM在各邊帶引起的MI最大增益相等;考慮損耗后,只有當(dāng)頻率偏移足夠大時(shí)增益才會(huì)出現(xiàn),載頻SPM引起的最大增益對(duì)應(yīng)的頻率偏移量減小,且隨著傳輸距離的增大,SPM產(chǎn)生的MI邊帶增益峰值逐漸向載
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