采用dop补偿偏振模色散方法的研究

《采用dop补偿偏振模色散方法的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第17卷增刊2006年6月兴电子·豫辨JournalofOptoelectronics‘Laser采用DOP补偿偏振模色散方法的研究张臻，唐棣芳(上海交通大学技术学院)摘要：偏振模色散已成为高速光纤通信系统发展潜在的障碍。本文简要叙述了偏振模色散的概念、特性以及对通信系统的影响，重点对现有偏振模色散的DOP补偿方法进行了详细分析。关键词：光纤通信；偏振模色散；补偿；偏振度Abstract：Polarizationmodedispersion(PMD)hasbecomeapotentialobstacleinthedevelopmentofhigh—speedopticalfiber

2、communicationsystems．Theconcept，statisticsnatureandimpactoncommuni—cationsystemsofPMDareintroducedinthepaper，andthecompensationmethodforPMDbasedonDOPanalysedindetail．Keywords：opticalfibercommunication；polarizationmodedispersion(PMD)；Compensation；degreeofpolarization(DOP)1概述随着单信道传输速率的提高和模拟信号传输带

3、宽的增加，原来在光纤通信系统中不太受关注的PMD(偏振模色散)问题近来变得十分突出。系统速率越高，对系统PMD的容忍度越小。在数字通信系统中，PMD会造成脉冲展宽、失真，使误码率增高，限制传输速率；在模拟通信系统中产生高阶畸变效应和偏振依赖损耗，导致非线性效应，限制信道数量和带宽，总之都造成系统传输特性的恶化。ITU(国际电信联盟)建议：要满足光通道代价不大于1dB的要求，所容许的PMD值必须小于100／B(B为以Gb／s表示的比特率)。据此，ITU—T(国际电信联盟一电信标准部)规定单模光纤的PMD系数应小于0．5ps／km。当不满足此要求时，必须对PMD进行补偿。由于PMD的随

4、机性，使得对PMD的抑制十分困难，目前主要考虑如何利用补偿器件对PMD进行补偿。研究表明，一阶PMD效应是导致系统传输特性恶化的主要原因，所以目前的多数补偿方案主要是一阶补偿。补偿可以在电端接收机内对电信号进行或在光路上直接对光信号进行。2偏振模色散的概念2．1偏振模色散的定义在单模光纤中，基模HE。。是由两个相互正交的偏振模组成，它们的电场分别沿X，Y方向振荡，记为HE?。和HE[。，传播常数记为伍和风。在理想情况下，&和卢，是处处相等的。但实际上，由于光纤受到一些不稳定因素的影响，HE；。和HEI。不能完全简并，艮和口。产生差异，即产生双折射。显然，传播常数不同，将直接导致两模

5、式群速度不同，从而使光脉冲在传输中发生展宽畸变，形成PMD。、J”””。一二≥≥迨1_介?黼编⋯。。漤图l光脉冲在双折射不断变化的光纤中传播时，其偏振状态的变化在输出端，两个脉冲的到达时问是不同的，其时间差就称之为偏振模的群时延差(DGD)。一般采用两偏振模的群时延差△r来表示PMD的大小。ArD2ryp—rxp2盟一监仁上一一1)一gap—a∞dm、v¨vgy‘d∞堡1+竺丛蔓型≈堡卫≈箜(1)Cawf(D式中，c为真空中的光速，押。和以。是两个正交的偏振基模HE}。和HET，的有效折射率。邸一号(n，一·120n。)，即假定光纤中的传输常数口兰kon(实际上这就是准TEM模的假

6、定)，上式推导中没有考虑两偏振模之间的耦合(对于短光纤，这是正确的)，得到的时延差的单位是ps／km。但在长光纤(长度大于1km)中必然存在两偏振模之间的耦合。如果长光纤是数个光纤段拼接而成，这些光纤段的双折射可能不一致。因此，对于长光纤，其中的偏振态很难确定，也很难测量，由于两偏振模之问存在耦合，式(1)的结果也不成立。对于结构复杂的长光纤，不管传输过程中信号的偏振态如何变化，只考虑输入和输出偏振态。若输入信号在一个输入主态方向偏振，则在输出处信号也在一个输出主态方向偏振，在一阶近似下没有PMD。但在存在偏振模耦合时，这种情况下仍可能有PMD引起的脉冲展宽，因为在一阶近似下输出主

7、态与频率无关，而在二阶近似下输出主态与频率有关，即存在高阶PMD。不过，这种情况对应的脉冲展宽最小，系统代价也最小。在没有偏振模耦合的情况下(保偏光纤或短光纤情况)下，平均耦合长度h大于光纤长度z。这时群延时仍随光纤长度线性增加，即PMD州一争PMDPM的单位为ps／km。在普通单模光纤中，偏振模耦合总是存在的。若输入信号不是正好对准主偏振态，则时延差是频率的函数。这时群时延差是按麦克斯韦分布。在z》厶时，群时延只与光纤长度的平方根成正比，即PMDp、。一冬ql在这种