波分复用光传输系统中色散管理技术及非线性效应研究

摘要

光纤传输系统在传输容量和传输距离增加的同时，面临着光纤群速度色散、非线性效应影响等日益突出的问题，这些问题成为了影响光纤传输系统性能的主要因素。色散管理技术可以利用优化的色散分布来避免色散影响，同时抑制非线性，从而可以有效提高系统性能，是当前提高光通信质量的有效途径。 本文主要研究色散和非线性对WDM系统的影响，讨论了色散管理中一些关键技术，着重对波分复用系统中几种色散管理方案进行了仿真分析，同时分析了非线性效应对WDM系统的影响并对抑制非线性效应的方法进行了探讨。本文的主要工作如下： 1．从非线性薛定谔方程出发，通过数值仿真对光纤传输链路四种典型的色散管理方案进行了比较分析，得出后补偿色散管理方案较优，并对色散及链路参数进行了系统优化。 2．在分析色散图谱时，着重研究了在色散补偿周期内采取色散调节以及在色散补偿周期外进行预补偿和后补偿两种技术，并对色散图谱进行了优化管理。研究表明，光纤链路上的正色散累积有益于传输系统性能的提高。 3．分析了WDM系统中非线性效应包括SPM、XPM、FWM对系统性能的影响。从耦合非线性薛定谔方程出发，通过分析和比较几种非线性效应对系统的影响后发现，SPM效应对WDM系统性能影响最大。 4．从入纤功率、信道间隔等方面分析了非线性效应对WDM系统的影响，得到了抑制非线性效应的有效方法，重点分析了不同信道间隔下FWM对WDM系统的影响，得出采用部分等间隔信道设置可以有效提高系统传输性能的结论。 5．在文献[64]提出的色散分布图谱的基础上，对系统参数进行优化管理，获得了更远的传输距离。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1光纤通信的发展和现状

1.2波分复用技术

1.2.1 波分复用技术的基本概念与原理

1.2.2波分复用技术的主要特点

1.2.3 制约WDM系统发展的因素

1.2.4波分复用光传输系统中的关键技术

1.3本文的工作安排

第2章光纤通信中色散、非线性效应及基本传输方程

2.1光纤的传输特性

2.1.1 光纤的损耗

2.1.2 光纤的色散

2.1.3 光纤的非线性效应

2.2光波传输原理和基本传输方程

2.2.1从麦克斯韦方程推导波动方程

2.2.2波动方程的求解

2.2.3基本传播方程

2.3数值求解方法-分步傅立叶法

2.4色散对光纤通信系统的影响

2.4.1传输特性分类

2.4.2群速度色散(GVD)对传输性能的影响

2.5光纤中非线性效应和色散的相互作用对光纤通信系统的影响

2.5.1 自相位调制与群速度色散对传输性能的影响

2.5.2交叉相位调制(XPM)与GVD相互作用对传输性能的影响

2.5.3四波混频对传输性能的影响

2.6本章小结

第3章波分复用系统中的色散管理技术

3.1色散管理技术的提出

3.2色散管理的基本原理

3.3传输系统的典型模型及其性能评价

3.4常见系统的色散管理分析

3.5光纤通信系统传输段的色散管理

3.6光纤传输链路的色散管理

3.6.1传统的四种色散管理方案

3.6.2后补偿色散管理方案中参数的优化

3.7色散匹配的优化

3.7.1色散补偿周期内的色散调节

3.7.2色散补偿周期外的预补偿和后补偿

3.8本章小结

第4章WDM系统中非线性效应研究

4.1 WDM系统中非线性管理技术概述

4.2 SPM、XPM对传输系统的影响

4.3 FWM对传输系统的影响

4.3.1信道等间隔设置

4.3.2信道不等间隔设置

4.4长距离RZ-DPSK传输系统中色散图谱的研究

4.5本章小结

第5章总结与展望

5.1 总结

5.2展望

参考文献

致谢

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