光纤通信课程设计报告

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1、-《光纤通信》课程设计学院：姓名：班级：学号：指导老师：高速光纤通信中的偏振模色散及其补偿技术目录1．引言032．光纤中偏振模色散的定义03.---3．偏振模色散的测量方法054．偏振模色散的补偿技术054.1光补偿方案之一054.2光补偿方案之二054.3电补偿方案之一064.4电补偿方案之二065．偏振模色散的研究动态076．结束语08摘　要偏振模色散已成为当前发展下一代高速长距离光纤传输系统的主要限制因素。介绍了偏振模色散的概念、描述方法以及测试和补偿技术。根据国外的研究情况和我国的具体实情,指出研究偏振模色散的测试和补偿技术对提高高速光纤通信技术的水平具有重大意义。最后在此基础上

2、提出了开展相关研究的建议。关键词高速光纤通信，偏振模色散，补偿技术1．引言当代社会是信息化的社会，用户对通信容量的需求日益增加。在这种需求的推动下，作为现代长途干线通信主体的光纤通信一直在朝着高速率、大容量和长距离的方向发展。在单信道速率不断提升的同时，密集波分复用技术(DWDM)也已日趋成熟并商用化。从技术的角度来看，限制高速率信号长距离传输的因素主要包括光纤衰减、非线性和色散。掺铒光纤放大器(EDFA)的研制成功，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对系统传输的影响随着非零色散位移光纤（NZDSF）的引入也逐渐减小和消除。随着单信道传输速率的提高和模拟信号

3、传输带宽的增加，原来在光纤通信系统中不太被关注的偏振模色散(PMD)问题近来变得十分突出。与光纤非线性和色散一样，PMD能损害系统的传输性能，限制系统的传输速率和距离，并被认为是限制高速光纤通信系统传输容量和距离的最终因素。正是由于PMD对高速大容量光纤通信系统有着不可忽视的影响，所以近十几年来，已引起了广泛关注，并正成为目前光纤通信领域研究的热点。.---2．光纤中偏振模色散的定义单模光纤中，基模是由两个相互垂直的偏振模组成的。两偏振模的群速度由于受到外界一些不稳定因素的影响而产生差异，在传播中两偏振模的迭加使得信号脉冲展宽，从而形成偏振模色散。PMD是由以下几个方面的因素造成的：光纤

4、所固有的双折射，即光纤在生产过程中产生的几何尺寸不规则和在光纤中残留应力导致折射率分布的各向异性；光缆在铺设使用过程中，由于受到外界的挤压、弯曲、扭转和环境温度变化的影响而产生偏振模耦合效应，从而改变两偏振模各自的传播常数和幅度，导致PMD；另外当光信号通过一些光通信器件如隔离器、耦合器、滤波器时，由于器件结构和材料本身的不完整性，也能导致双折射，产生PMD。单模光纤中的偏振模耦合和双折射效应在数学上可以用琼斯矩阵（Jonesmatrix）、Stokes参量和邦加球（Poincaresphere）来描述，并成为分析PMD的有力数学工具。自从1986年Poole提出了单模光纤中基本偏振态(

5、Principalstatesofpolarization)的概念后，对理解实际光纤中的双折射和偏振模耦合等概念带来了很大的方便。在理想的双折射光纤中存在两个相互正交、与光波频率和传输距离无关的本征偏振态(Polarizedeigenstates)。但在实际长距离的光纤中一般并不存在这种完全与频率和传输距离无关的本征态，而是存在由输入光脉冲分解成的沿两正交方向偏振、并与输出偏振态有最小频率相关性的光脉冲,这两个偏振的光脉冲即为基本偏振态（PSP）。在输出端，两个脉冲的到达时间是不同的，其时间差就称之为偏振模色散的群时延差(DGD)。在一阶近似下，PSP与频率无关；而在二阶近似下，PSP与

6、DGD的值都与频率相关。一般采用两偏振模的群时延差来表示PMD的大小，由于两偏振模之间的模式耦合是随波长和时间随机变化的，所以PMD是一个统计量，并随时间而变化。因此实际测量光纤中由偏振模色散引起的DGD时必须考虑其统计特性并采取相应的措施。通常采用以下几种定义来表征PMD的数值：群时延差的平均值、群时延差平均值系数和传输时间的均方差(RMSDGD)。某一次实际测量的群时延差值可能比群时延差的平均值大或小许多。3．偏振模色散的测量方法PMD是一统计量，随时间和温度而变化，并与测量的状态密切相关。对同一光纤在不同时间进行测量，无论应用什么测试仪器或采用何种测量方法，测试结果都可能相差10%

7、或更多。经过多年讨论，目前，国际上一些标准组织（IEC/TIA/ITU）推荐了四种测量PMD的方法。在这四种方法中，干涉仪法(IF)和波长扫描傅立叶变换法(WSFFT)是测试PMD的传输时间均方差，而Jones矩阵本征值测量法(JME)和波长扫描极值数计算法(WSEC)则是用来测试PMD群时延差的平均值。.---干涉仪法是在时域内进行测量并根据测试光纤输出端电场的自相关函数来计算PMD的传输时间均方差。其中光源为宽带的LED。在测试