调制码型对偏振模色散的抑制效应的研究

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1、第8A期刘剑飞等：调制码型对偏振模色散的抑制效应的研究·115·调制码型对偏振模色散的抑制效应的研究刘剑飞,曾祥烨,王现彬,池越(河北工业大学信息工程学院,天津300401)摘要：首先分析了高速光纤通信系统中常用的及有潜在应用价值的调制码型的频域特性，然后利用分步傅里叶方法求解了存在偏振模色散（PMD）效应的耦合非线性薛定谔方程，在考虑色散、非线性和PMD影响的情况下，对NRZ、50%RZ和CSRZ等线路码型在单信道速率为40Gbit/s的传输系统中的性能进行了仿真。结果表明CSRZ码的抗PMD和非线性能力较强。关键词：调制码型；偏振模

2、色散；功率谱；分步傅里叶方法中图分类号：TN929.11文献标识码：B文章编号：1000-436X(2007)8A-0110-06InhibitingeffectonpolarizationmodedispersionofmodulationcodesLIUJian-fei,ZENGXiang-ye,WANGXian-bin,CHIYue(SchoolofInformationEngineering,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300401,China)Abstract:Thefrequency

3、characteristicsofseveraltypicalandpotentialmodulationformatswasanalyzedatfirst,thennumericalsolutionofnonlinearSchrodingerequationwithpolarizationmodecouplingwascarriedoutbysplitstepFouriermethodin40Gbit/ssystemforNRZ,50%RZandCSRZcodesrespectively.Thesimulationresultssho

4、wthatCSRZcodepresentsmorerobustabilityofinhibitingpolarizationmodedispersionandnonlinearity.Keywords:modulationformat;polarizationmodedispersion;powerspectrum;splitstepFouriermethod第8A期刘剑飞等：调制码型对偏振模色散的抑制效应的研究·115·1引言收稿日期：2007-06-20基金项目：河北省自然科学基金资助项目(F2004000072)；河北省教育厅科研

5、计划项目(2005354)FoundationItems:TheNaturalScienceFoundationofHebeiProvince(F2004000072);TheResearchProjectofHebeiEducationDepartment(2005354)在高速光纤通信系统中，偏振模色散(PMD)的补偿技术成为研究热点问题[1]，采用新的线路码型是有效的补偿技术之一[2]。不同的线路码型对于抑制光纤信道中的噪声、色散、偏振模色散以及非线性影响的能力不同，因此选择合适的码型能够在不增加其他设施的条件下延长光纤通信系统的

6、最大传输距离。本文对光纤系统中常用的调制码型的时频特性进行了分析，在考虑色散、非线性和PMD情况下，通过求解耦合非线性薛定谔方程对NRZ、50%RZ和CSRZ调制格式在光纤系统中的传输进行了仿真，结果表明CSRZ码在抗非线性和PMD问题上表现出较好的性能，适合在高速长距离光纤通信系统中应用。2常用调制格式的频域特性对于应用在DWDM系统中的各种调制码型来说，功率谱是一个很重要的特性。功率谱同以下几个因素有关：低失真和低串扰所需的光滤波器带宽、低串扰所需的信道间距以及对色散灵敏度的影响和光纤非线性的影响等。对所采用调制码型的频第8A期刘剑

7、飞等：调制码型对偏振模色散的抑制效应的研究·115·图140Gbit/s调制码型的光谱特性谱特性进行分析，可以确定其对已给调制方案和系统设计的影响。需要注意的是，外调制光信号频谱分析中的一个难点在于Mach-Zehnder干涉仪(MZI)型调制器的非线性传输特性，这会造成光谱同电信号的频谱有很大不同。图1(a)~图1(f)给出了各种码型在40Gbit/s时的频谱图，依次为NRZ、50％RZ、CSRZ、DPSK、50％RZ-DPSK和CSRZ-DPSK。RZ、CSRZ、DPSK、RZ-DPSK和CSRZ-DPSK等调制码型产生方式不同，频

8、谱及其特性不同[3,4]。由图1可见，NRZ码与RZ码相比，时域脉冲宽，其频谱较窄，当传输信道数目较多、传输距离较远时，光纤PMD及非线性效应将导致NRZ码光信号严重失真。因此，NRZ不适于长距离高速系统。