文档介绍：安徽大学
硕士学位论文
光纤通信系统中光孤子传输特性研究
姓名:袁中保
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:朱军
2010-04
摘要

摘要
光孤子是利用光纤非线性效应引起的光脉冲压缩与群速度色散引起的光脉冲展宽相平
衡形成的,在光纤反常色散区光孤子脉冲能够实现高容量无畸变长距离传输,成为新型全
光通信技术,是未来最有发展前景的通信方式。和传统光纤通信方式相比,光孤子通信摆
脱了束缚传输速度的电子中继设备,因为电子中继器要对接收到的光信号进行整形、放大、
误码纠正后再重新发射出去,该过程要经过光电转换,速度远远比不上全光信号的传输速
度。光孤子全光通信不仅可以实现长距离高速传输,而且,在对光纤损耗进行适当补偿的
前提下,还能够减小色散,增加带宽,大幅度地提高传输容量,彻底解决传统光纤通信中
出现的低速问题。另外,全光通信中由于没有电子设备,可以在某些特殊环境下工作,不
受温度和液体环境的影响,使应用领域更加广泛,因此,利用光孤子传输信息的光纤通信
系统将在长距离、超大容量等方面突显自身的优势,必将在新一代通信技术研究与商用上
发挥巨大的推动作用。
当前光孤子通信系统中,随着光波分复用技术实用化进程的加快,对传输容量的要求
也越来越高,光纤损耗、光纤非线性、初始啁啾、偏振模色散等因素的影响逐渐成为人们
关注的焦点。本文对光纤传输特性以及影响光孤子传输性能的因素进行了较为全面的分析
和研究,并在光孤子脉冲在光纤中的传输满足非线性薛定谔方程(Norlinear Schrodinger
Equation,简称 NLS)的理论基础上,数值模拟了初始啁啾对光孤子系统传输性能的影响, 结
果表明,孤子脉冲在光纤中传输受初始啁啾和二阶色散系数的共同影响,即当Cβ 2 > 0 时,
啁啾孤子脉冲单调展宽的速度比非啁啾脉冲的要快;当Cβ 2 < 0 时,在传输的初始阶段,脉
冲出现短暂的压缩过程,并随传输距离的增加,因色散起主要作用而迅速展宽。此外还研
究了偏振模色散对光孤子传输特性的影响。由于光孤子的产生是由于非线性效应与二阶 GVD
相平衡的结果,因而偏振模色散(Polarization Mode Dispersion ,PMD)的出现会使两个偏
振分量间产生时延差,原来的平衡被破坏,峰值随距离发生了漂移,在孤子脉冲尾部形成
色散波,导致孤子脉冲发生展宽畸变,信号传输性能变差。本文结合同步调制技术讨论抑
制以上不利因素的方案,利用同步调制技术对 PMD 进行补偿,增长脉冲的传输距离,有效
改善光孤子脉冲的传输性能。
关键词:光孤子通信,光纤非线性,初始啁啾,偏振模色散
I
Abstract
Soliton is the use of optical fiber nonlinear effects caused by optical pulse
broadening caused by the formation of anomalous dispersion
regime ,optical soliton pulse can be achieved without distortion of high capacity
long distance transmission,a new all-munication technology,is the most
promising future pared to traditional fiber-optic
communication,optical munication speed transmission out of the
shackles of electronic relay devices because electron relay to the received optical
signal shaping,amplification,error corrected and then re-launched,the process to go
through photoelectric conversion speed is far inferior to all-optical signal
transmission fiber loss gained and signalled will be transmitted so long
without deformation,and it can reduce the dispersion , increase ba