文档介绍：广西师范大学
硕士学位论文
高速光纤通信系统中偏振模色散补偿的研究
姓名:吴清海
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:秦子雄;曾庆科
20070301
高速光纤通信系统中偏振模色散补偿的研究

导师:秦子雄曾庆科教授研究生:吴清海
学科专业:电路与系统年级:2004 级

摘要

随着光放大器和各种色散补偿技术的应用,光纤损耗和色散对系统的传输距
离不再起主要限制作用。在这种情况下,光纤偏振模色散(Polarization mode
dispersion ,PMD)的影响显得尤为突出,成为限制光纤向高速率、长距离发展的
一个重要因素。特别是当光纤通信系统的单信道传输速率达到 40Gbit/s 或更高时,
PMD 明显损害系统的传输性能、限制系统的传输速率和距离,因此,PMD 成为
目前光纤通信领域的一个研究热点。然而,由于 PMD 是一个随机过程,它随频
率和环境温度等条件而随机变化,因此要求对偏振模色散的补偿是自适应的,这
使得偏振模色散补偿变得异常困难。
本文首先介绍了偏振模色散的相关基础知识,从偏振模色散的定义、形成原
因、偏振主态、统计特性、表示方法和级联法则等方面阐述了本论文对偏振模色
散的认识。为以后各章的讨论提供了理论基础。然后比较全面地介绍了偏振模色
散的测量方法,分析了干涉法、波长扫描法、琼斯矩阵本征分析法和邦加球法的
不同特点,并进行了比较,为 PMD 测量方法的选择提供了依据。随后讨论了 PMD
补偿方法,分析了 PMD 电域补偿方法、光域补偿方法以及高阶 PMD 补偿方法,
同时研究相应的光学器件对 PMD 的补偿效应,并比较了其优缺点。接着研究了
偏振模色散的模拟器,根据琼斯矩阵分析,采用蒙特-卡罗方法实现了一阶及二
阶偏振模色散统计特性的模拟,并对模拟结果进行了讨论,得出的结果对实际模
拟器的设计具有一定的指导作用。
偏振模色散的补偿技术是本文研究的重点。文中首先描述了一阶和二阶
PMD 补偿的基本原理,给出了一阶和二阶 PMD 补偿系统的一般模型,并对各个
模块和关键技术和现有的二阶 PMD 补偿技术进行了详细的讨论。最后提出了二
阶 PMD 补偿的改进方案:三阶段高阶 PMD 补偿器。从理论上分析了它能够完
全同时补偿一阶和二阶 PMD 的可能性,并就工作方式、控制算法和补偿理论进
行了较为详细的分析与描述。

关键字: 光纤通信偏振模色散差分群时延偏振模色散补偿
I
Polarization Mode pensation In High
Speed munication Systems
Supervisor: Prof. Qin Zixiong Candidate: Wu Qinghai
Prof. Zeng Qingke
Major: Circuit & System Grade: 2004

ABSTRACT

With the development of optic amplifiers and chromatic pensation
technology, fiber loss and dispersion have been e greatly. In this case, the
influence of the polarization mode dispersion (PMD) es outstanding especially
in high speed and long distance munication system. Futher more, as the
bit-rate of a single channel in optical fiber transmission approaches
40Gbit/ps or above, the effect of the PMD can't be neglected . it corrupts severely
the performance of the system and limit the transmission bit-rate and length of system.
So PMD has also been a hot topic in optical munication fields at these years.
However, it is very difficult pensate the PMD effect because of its stochastic
feat