基于琼斯矩阵法的偏振模色散统计特性的研究

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1、江南大学硕士学位论文基于琼斯矩阵法的偏振模色散统计特性的研究姓名：邓芳申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：余震虹20080601摘要捅要高速光纤通信(大于40Gb／s)成为了近年来热门的研究课题，全球光纤光缆及光网络设备市场也一直保持着飞速的发展。随着远距离和高速通信系统的发展，光纤通信中不被关注的偏振模色散(PMD)问题近来变得十分突出，成为限制系统传输容量和距离的的主要因素之一。与其它色散一样，偏振模色散也会使脉冲展宽，一阶PMD导致两主偏振态(PSP)方向传输的脉冲差分时延，使脉冲展宽甚至分裂，是导致系统劣化的主要原因，而二阶PMD可以看作是六个复制脉冲的相

2、互作用，使脉冲形状出现过冲、边瓣等现象，进一步使传输质量恶化，从而增加了数字通信系统的误码率，限制系统的传输带宽。且PMD具有随机性，并且受环境的影响，几乎无法补偿。在本文中，阐述了传输矩阵法，推导了Jones矩阵及其方程，并建立了模型，利用琼斯传输矩阵法研究了PMD的统计特性，对不同频率的差分群时延(DGD)进行数值模拟。模拟的偏振模色散值为25ps时偏振模色散的概率分布，所得结果与理论结果能够很好的吻合。对比了不同频率的偏振模色散值，其值随频率的变化而变化，在125GHz范围内，其差值可达2ps，考虑到其频率特性，因此高速系统中高阶补偿偏振模色散是必要的。在数值模拟时采用工程光

3、纤参数使得更具有实用性，为评价系统性能和补偿偏振模色散提供了依据。另外，提出了一种用于重构多信道光纤布拉格光栅的混杂算法。将LP算法嵌入到遗传算法迭代产生新种群的过程中，由遗传算法求解相位因子的最优值，最后由LP算法依据引入了相位因子后的频谱响应重构光栅。经过数值仿真，得到8信道光栅的峰值折变量(MRIM)大约为单信道光栅的√8倍。关键词：偏振模色散，统计特性，琼斯矩阵，Layer-Peeling算法，遗传算法，光栅重构江南人学硕’f：学位论文ABSTRACTHi曲-ratefibercommunicationhasbecomethepopularresearchtopic，and

4、fiberopticcables，aswellasopticalnetworkdevices，havebeendevelopingfast．Withthedevelopmentoflong—haulhighbitratecommunicationsystem，PMDproblemneglectedinthepastbecomesmoreandmoreimportant，whichisanimportantfactorlimitingtransmissiondistanceandcapacity．PMDwouldcausepulsebroadened，likeotherkindsof

5、dispersion．One—orderPMDinducesdifferentialgroupdelay(DGD)betweentwoprinciplestateofpolarization(PSP)，whichcausethepulsebroadened，andevensplinted．Second—orderPMDseemsassixreplicationpulse，whichmakethepulseovershootandsidelobe．Soasmentionedabove，PMDincreasesthebiterrorrate，limitsthebandwidthofth

6、ecommunicationsystem，anditcomestobeoneofthemainfactorstocausesystemworse．Moreover,PMDisrandomvarying，andeasilyaffectedbycircumstance，whichishardlycompensated．Thispaperdescribedthetransmissionmatrix，anddeducedJonesmatrixanditsequation．Thenestablishedmodel，anddemonstratedthestatisticalcharacteri

7、sticsofpolarizationmodedispersion(PMD)investigatedbyJonestransfermatrixmethod．Simulationsareperformedindifferentfrequency．ItisshownnumericallythattheresultsareconsistentwiththetheorywhenthevalueofPMDis25ps．Andthevaluesarevaryingwimthefr