PMD补偿反馈控制信息DOP的研究

根据准单色光理论和2×2相干矩阵,推导了在偏振模色散(PMD)补偿技术中作为反馈控制信息的光偏振度(DOP)与光脉冲波形数、脉冲宽度、光在2个偏振主态(PSP)上分光比以及差分群延迟(DGD)之间的一般数学关系。提出了表示PSP方向上光脉冲交叠程度的相干函数。给出了当脉冲波形函数为高斯型的DOP表示式,并计算给出了在不同高斯脉冲宽度下DOP随DGD变化的关系曲线。利用10Gbit/s的伪随机序列分别在归零码(RZ)和非归零(NRZ)下实验测量了DOP随DGD变化的关系。对理论计算的曲线和实验结果进行了比较,表明在一定的DGD范围内理论计算与实验结果一致。     

PMD补偿反馈控制信息DOP与DGD的数学模型

与电功率反馈控制信息相比,偏振度(DOP)作为偏振模色散(PMD)动态补偿技术中的反馈控制信息在码率透明等方面有其优势.本文以准单色光理论和2×2相干矩阵为基础,推导了DOP与差分群延迟(DGD)之间的一般数学关系,推导中考虑了光脉冲波形函数、脉冲宽度、光在两个偏振主态上分光比等因素对这一关系的影响;给出了表示两偏振主态(PSP)方向上光脉冲交叠程度的相干函数;计算了当脉冲波形函数为高斯型时DOP的表示式,给出了当分光比为0.5和不同高斯脉冲宽度下光偏振度随差分群延迟变化的关系曲线.将理论计算结果与用10Gb/s的伪随机序列在归零码(RZ)下的实验测量数据进行了比较,表明在一定的DGD范围内理论计算与实验结果一致.     

副载波复用系统中偏振模色散对监测信号偏振度灵敏度的影响

在光副载波复用（SCM）系统中若使用DOP作为DGD的监测信号将会遇到灵敏度低的问题．讨论了色度色散（CD）和初始啁啾对监测信号DOP的影响,找出了影响监测信号灵敏度的因素,提出了相应的解决方法．使用一个窄带滤波器用来平衡光载波和边带的功率,DOP对DGD的灵敏度将会明显的增长。     

偏振度方法监测和控制偏振模色散的失效概率

依据主偏振态理论和一阶偏振模色散(PMD)近似,给出了信号偏振度(DOP)与PMD的解析关系式.考虑到光纤通信链路中光放大器造成的自相位调制(SPM)的影响,通过数值仿真,量化了DOP方法监测40 Gbit/s系统的PMD的失效概率.发现降低放大器输出峰值功率(10～12 dB*m)和引入适当的初始负啁啾(-1)可以显著增大PMD补偿系统作用距离.     

m序列码的偏振度与差分群延迟关系的理论分析和实验研究

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,偏振度与差分群延迟的关系对于准确快速的动态偏振模色散补偿很重要.本文推导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,分析了高斯脉冲情况下,连续脉冲个数和伪随机m序列码长度的变化对偏振度与差分群延迟关系的影响,特别分析了m序列码长度一定时,分光比和脉冲宽度的变化对二者关系的影响.用10Gbit/s 7级m序列归零码进行了实验,实验证明了理论推导的正确性,还验证了偏振度的大小与脉冲啁啾和光纤色散无关.     

40 Gb/s光纤通信系统中一阶PMD对信号频谱的影响

首先给出了受一阶偏振模色散(PMD)影响的40 Gbit/s高斯脉冲信号功率谱的数学表达式,并分析了脉冲波形、分光比、监测频率以及差分群延时(DGD)对接收信号功率谱的影响.实验测量了在分光比为0.5时的40 Gbit/s归零(RZ)码伪随机信号在接收频率为12 GHz处的电功率谱密度随DGD变化的关系,实验结果与理论计算一致.这表明,对于40 Gb/s的光纤通信系统,可以通过简单地检测某一特定频率的电信号功率,动态跟踪系统中PMD的变化情况,从而为补偿一阶PMD提供了重要依据.     

基于偏振度的差分群时延检测的理论分析

文章从理论上分析了信号偏振度(DOP)和各阶偏振模色散(PMD)、光脉冲宽度的关系,当DOP用于差分群时延(DGD)检测并作为PMD补偿的控制信号时,必须综合考虑这些因素;说明了DGD、一阶和二阶PMD对最大和最小DOP的影响,以及光脉冲宽度对DOP检测范围的影响。     

啁啾脉冲高斯光束在自由空间的传输

基于瑞利-索末菲衍射积分,使用复解析信号法推导出了啁啾脉冲高斯光束在自由空间中的传输方程及其傅里叶谱,给出了远场的光场和空间光强的解析式,研究了啁啾参数C对脉冲光束传输的影响。结果表明,当啁啾参数C较小时,随啁啾参数增加,其轴上光谱蓝移增加C2倍,其轴上谱线宽度增加(1 C2)1/2倍。随衍射角增大,轴外光谱红移比无啁啾参数时快。脉冲宽度较小时,啁啾参数增大,轴上光强增大,横向光强分布越集中于传输轴附近;脉冲宽度较大时,啁啾参数增大对横向光强的影响减小。啁啾参数的正负号不影响横向光强分布和光谱分布。     

折射率啁啾调制光纤光栅性能研究

从耦合模理论出发,详细推导出平均折射率调制啁啾系数、初始位置平均折射率调制系数和啁啾光纤Bragg光栅(FBG)周期啁啾系数之间的对应关系,并进行了数值模拟和实验研究。结果表明：通过对平均折射率调制系数进行啁啾控制,可以利用一块相位掩膜版制作出不同色散补偿量的FBG。     

飞秒脉冲干涉自相关修正光谱的啁啾特性

为了测量飞秒激光脉冲啁啾,采用了一种对干涉自相关光谱作频谱修正的简单方法,得到干涉自相关修正光谱.利用该修正光谱对啁啾有很高灵敏度的特性,对高斯型强度分布的线性啁啾、平方啁啾脉冲进行了理论分析和实验验证,取得了修正光谱的下包络峰的高度与啁啾量对应关系、下包络峰的个数与啁啾次数对应关系.结果表明,根据干涉自相关修正光谱下包络的峰值,可估定啁啾的量值,根据干涉自相关修正光谱下包络峰的个数可以判断脉冲啁啾的次数.这一结果对精确地测量飞秒激光脉冲的微小啁啾量是有帮助的.     

不同调制码型的偏振模色散补偿研究

在40Gb/s的光纤通信系统中,用三段模拟器模拟光纤传输中的一阶与二阶偏振模色散(PMD),采用单偏振态的偏振度(DOP)作为多级PMD补偿器的反馈信号,对归零(RZ)码、非归零(NRZ)码、载波抑制归零(CSRZ)码和啁啾归零(CRZ)码分别进行四个自由度的一级、六个自由度的二级和十个自由度的三级PMD补偿器的补偿.仿真得到了四种码型的DOP与误码率(BER)的关系,同时补偿后的BER、DOP和PMD的变化关系表明,对RZ和NRZ码采用二级补偿器的效果比一级和三级补偿器要好得多,对CSRZ码和CRZ码采用单偏振态的DOP作为反馈信号进行PMD补偿的效果并不理想.     

Theoretical and experimental analysis of the dependence of a signal's degree of polarization on the optical data spectrum

We show theoretically and experimentally the relationship between a signal's degree of polarization (DOP), all-order polarization mode dispersion (PMD), and the optical spectrum (and hence the data modulation format and pulse width), and that these effects must be taken into account when using the DOP for differential group delay (DGD) monitoring. We explain the theory behind how all-order PMD affects a signal's DOP, and observe the pulse-width dependence for 10-, 20-, and 40-Gb/s return-to-zero (RZ) systems as the duty cycle changes. We then analyze and show (via simulation and experimentation) the effects of different data modulation formats (RZ, carrier-suppressed RZ, alternate-chirped RZ, and differential phase-shift keying) on the DOP in a DGD monitor. We conclude that the measurable DGD range and DOP sensitivity in DOP-based DGD monitors are dependent on a signal's pulse width and the data modulation format. We also show the theory behind the effects of first- and second-order PMD on the maximum and minimum DOP.     

利用光脉冲传输特性抑制偏振模色散

基于双折射光纤中光脉冲传输方程,详细分析了二阶色散、自相位调制以及交叉相位调制在光脉冲传输过程中引起的啁啾。分析结果显示:通过合理选取入射功率,二阶色散引起的啁啾与自相位调制引起的啁啾在脉冲中心附近可以相互抵消,从而使脉冲展宽最小;交叉相位调制产生的两偏振分量的啁啾引起的频移,可使两偏振分量间产生互束缚,利用这种现象可以抑制偏振模色散。     

光副载波复用系统中偏振模色散对偏振度的影响

在光副载波复用系统中若使用偏振度作为偏振模色散的监测信号将会遇到灵敏度低的问题.本文首先讨论了色度色散和初始啁啾对偏振度的影响,然后找出了影响监测信号灵敏度的因素,并提出了相应的解决方法.使用一个窄带滤波器用来平衡光载波和边带的功率,偏振度对偏振模色散的灵敏度将会明显的增长.     

基于量子点光放大器波长转换的啁啾特性研究

信号光的啁啾特性在很大程度上会影响量子点半导体光放大器(QD-SOA)的性能,引起传输信号的走离效应,使误比特率增高。为了改善这一特性,对QD-SOA全光波长转换器的啁啾特性进行了系统分析,基于QD-SOA的交叉增益调制效应的全光波长转换原理,采用牛顿法和4阶龙格-库塔法求解速率方程和光场传输方程,计算了注入电流、抽运光脉宽和抽运光消光比变化时QD-SOA全光波长转换器输出变换光的啁啾值。结果表明,增大抽运光脉宽、减小注入电流和抽运光消光比均可减小变换光的啁啾值,通过优化这些参量可以减小啁啾的影响,但在设计QD-SOA全光波长转换器时,要考虑抽运光消光比和变换光啁啾之间的均衡。     

采用滤波技术提高不同码型差分群时延动态范围研究

采用宽带滤波、窄带滤波和非对称滤波3种滤波技术,将其分别应用于归零码（RZ）、载波制RZ（CSRZ）、差分相移键控RZ（RZ-DPSK）和差分相移钯控的载波抑制RZ（CSRZ—DPSK）4种不同码型的系统中,数值模拟结果表明,滤波技术确能提高差分群时延（DGD）的监控范围;在3种滤波技术中,以窄带滤波技术适合每种码型并使用DGD响应范围最大而具有更好的优势。实验验证了滤波技术提高DGD响应范围的有效性。