偏振模色散原理和测试方法分析

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1、西安科技大学自动化091李斯远题目：偏振模色散原理和测试方法分析引言光纤的色散引起传输信号的畸变，使通信质量下降，从而限制了通信容量和通信距离。在光纤的损耗已大为降低的今天，色散对高速光纤通信的影响就显得更为突出。40Gb/s系统和10Gb/s系统相比，在光纤传输上的色散效应对系统性能的影响有新的差异。特别是偏振模色散（PolarizationModeDispersion,简称PMD）的影响难以克服。所以，在40Gb/s系统技术中，必须考虑和研究光纤的色散，PMD和非线性的影响等。同时，由于偏振模色散的测试是比较复杂的问题，如何根据其特点，比较迅速和准确地测出偏振模

2、色散值，从而进行色散补偿，将是本文讨论的重点。摘要：光纤损耗和色散是光纤通信向前发展的主要制约因素，随着光放大器和各种色散补偿技术的采用，这两种因素的影响得以减少或克服。而偏振模色散将引起高速光脉冲畸变，制约传输距离，是40Gbit/s高速光纤通信的主要技术难点之一。关键词：光纤、偏振膜、色散英文摘要：Istheopticalfibercommunicationopticalfiberlossanddispersion,forwardofthemainfactorswiththeadoptofopticalamplifieranddispersioncompensa

3、tiontechnology,thesetwofactorstoreduceorovercome.Andpolarizationmodedispersionwillcausehighspeedopticalpulsedistortion,restrictingthetransmissiondistance,40gbit/sisoneofthemaintechnicaldifficultiesofhighspeedopticalfibercommunication.关键词：Opticalfiber,thepolarizationfilm,dispersion一、前言一

4、、课题的目的及意义在我国，随着经济的迅速发展，电信市场也得到了飞速的发展，住宅用户和商业用户数量都大幅增长，网络业务量也呈指数般上升。巨大的用户群带来海量的通信流量，而如此大的流量需求，对现有光网络系统能力提出了严峻挑战，也推动了光网络建设，光纤通信系统向大容量、高速率、长距离方向发展，使得原本对低速系统而言可以忽略不计的非线性效应和偏振模色散（PMD）等光纤性能缺陷成为限制系统容量升级和传输距离的主要因素。从技术角度上看，限制高速率长距离信号传输的因素主要是光纤衰减、非线性和色散。光放大器的研究成功，使光纤衰减对系统的传输距离不再起主要限制作用。而非线性效应和色散

5、对系统传输的影响随着非色散零位位移光的引入也逐渐减少和消除。随着单信道传输速率的提高和模拟信号传输带宽的增加，PMD效应对于系统性能的影响已经不可忽略且日益严重，它和色度色散对系统性能的影响相同：即引起脉冲展宽，从而限制传输速率，影响传输距离。正是由于PMD对高速率大容量光纤通信系统有着不可忽略的影响，所以自20世纪90年代以来，已引起业界的关注，偏振模色散及其补偿技术已成为目前国际光纤通信领域中研究的热点。二、国际国内的研究状况偏振模色散是由光纤不圆度、光纤内部残留应力、环境温度变化等因素引起相互正交的两个偏振基模因传输速度不同而导致的脉冲展宽。在2,5Gb/S以

6、下的光纤通信系统中几乎感觉不到偏振膜色散的存在。到了20世纪90年代早期10Gbps系统出现，PMD的作用开始显现，而对于紧随其后的40Gbps系统，PMD就成为导致信号分裂畸变的重要因素，从而制约了光网络的进一步发展。从那时起，人们真正开始了对PMD进行系统深入的研究。从80年代中期到90年代初期建立期初步的PMD统计模型开始，到2002年期间，逐渐发展和完善了一阶和高阶PMD的统计理论，也有了多种适应不同环境和测量要求的测量方法，测量仪器精度已达飞秒量级。这期间，IPU就PMD问题专门重新定义了光纤标准，建议中给出PMD可以接收的最大值为0.5ps。从90年代中

7、后期发展起来的PMD补偿技术，目前已有光域和电域的多种补偿方法，但补偿器的成本、工作可靠性以及对高阶PMD的补偿能力都尚未解决或是解决得不太好，这些方面都是目前研究的重点。在90年代中后期，随着光纤传输系统进一步向高速发展和PMD特性研究及其测量方法的日渐成熟，大量的研究集中在PMD的补偿方法上，各研究机构相继提出了多种PMD补偿方法，这些方案可归结为光域补偿和点与补偿两种方式。目前，我国的光纤通信事业仍保持着较好的发展趋势，光纤传输网的发展尤为迅速，下一代系统正向单信道传输速率为40Gbit/s的波分复用系统和对已有线路的改造升级。因此，深入开展PMD及其补偿