基于副載波技術(shù)的高速數(shù)字光纖通信的研究.pdf

1、光脈沖在光纖中傳輸特性的研究,具有重要的理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。研究并理解決定光脈沖在單模光纖中傳輸?shù)奈锢肀举|(zhì)是設(shè)計(jì)光纖、設(shè)計(jì)與建設(shè)光纖通信網(wǎng)的最本質(zhì)要素之一。在理解決定光脈沖在單模光纖中傳輸?shù)奈锢肀举|(zhì)的基礎(chǔ)上,深入研究基于多波長(zhǎng)副載波復(fù)用(SCM/WDM)技術(shù)的光纖通信系統(tǒng)。SCM/WDM光纖通信系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)是相應(yīng)的射頻技術(shù)比光技術(shù)成熟的多。射頻振蕩器的穩(wěn)定性和射頻領(lǐng)域中濾波器的選頻性比相應(yīng)的光學(xué)器件所對(duì)應(yīng)的特性要好的多。射頻振蕩

2、器的相位噪聲低,使得相干檢測(cè)在射頻中比在光頻中容易實(shí)現(xiàn)的多。
　　 為了有效抑制SCM/WDM光纖通信系統(tǒng)中的群速度色散和非線性效應(yīng),利用SCM/WDM光纖通信系統(tǒng)中基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)兩次調(diào)制的特點(diǎn),提出了一種在SCM/WDM系統(tǒng)中容易實(shí)現(xiàn)且行之有效的抑制載波的光學(xué)單邊帶調(diào)制技術(shù)。單邊帶調(diào)制技術(shù)可以有效地減小群速度色散對(duì)信號(hào)的劣化、增加系統(tǒng)的光譜利用率。抑制載波則可以減小調(diào)制器的外加電場(chǎng)、增大調(diào)制深度,同時(shí)可以消除因調(diào)制器電壓的升高而

3、激發(fā)的一系列有害的非線性效應(yīng),減小光纖中的各種非線性效應(yīng)。搭建了10Gbit/s SCM/WDM光纖通信系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了測(cè)試和評(píng)估。主要內(nèi)容包括:
　　 1.從經(jīng)典電磁理論出發(fā),深入研究單模光纖中群速度色散形成的機(jī)理與特性。論述了單信道光纖通信系統(tǒng)中比特率B、傳輸距離L、群速度色散之間的關(guān)系。從麥克斯韋方程組出發(fā),引入非線性本構(gòu)關(guān)系,得到了光脈沖在GVD、SPM和損耗影響下的演化方程一非線性薛定諤方程。利用非

4、線性薛定諤方程詳細(xì)討論了光信號(hào)在非線性色散介質(zhì)中的傳輸特性。2.使用時(shí)頻域聯(lián)合分析法描述光脈沖在光纖中的非線性傳輸特性。分析結(jié)果表明,時(shí)頻域聯(lián)合分析法能夠較為全面地描述光脈沖的信息,進(jìn)而較為全面地描述光纖通信系統(tǒng)的性能。
　　 3.詳細(xì)討論了SCM/WDM光纖通信系統(tǒng)的性能。在SCM/WDM光纖通信系統(tǒng)中由于各相鄰射頻信號(hào)的信道間隔非常窄,因而光纖的非線性效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的影響較為嚴(yán)重,必須重點(diǎn)加以討論。
　　 4.利用SCM

5、/WDM光纖通信系統(tǒng)中基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)兩次調(diào)制的特點(diǎn),提出了一種容易實(shí)現(xiàn)且行之有效的抑制載波的光學(xué)單邊帶調(diào)制技術(shù)。單邊帶調(diào)制技術(shù)有效地減小了群速度色散對(duì)信號(hào)的劣化、增加了系統(tǒng)的光譜利用率。抑制載波技術(shù)增大了調(diào)制深度,同時(shí)消除了因調(diào)制器電壓的升高而激發(fā)的一系列有害的非線性效應(yīng),減小了光纖中的各種非線性效應(yīng)。
　　 5.綜合考慮GVD、PMD、XPM、FWM等效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的影響,設(shè)置并優(yōu)化了10Gbit/s SCM/WDM光纖通信系統(tǒng)的基