赵文玉博士论文

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1、北京邮电大学博士研究生学位论文高速光通信系统中偏振模色散及其补偿研究赵文玉指导教师：徐大雄教授纪越峰教授申请学位：工学博士专业名称：电磁场与微波技术研究方向：光纤通信技术二零零二年六月PolarizationModeDispersionandItsCompensationinHigh-bit-rateOpticalFiberCommunicationSystemsTheThesisSubmittedtoBeijingUniversityofPosts&TelecommunicationsforPh.D.DegreeByZhaoWenyuSupervisedbyPro

2、f.XuDaxiongProf.JiYuefengJune2002北京邮电大学博士学位论文摘要摘要随着光纤通信系统速率的不断提升和无电中继距离的不断延伸，具有统计特性的偏振模色散(PMD)成为目前严重损伤光纤通信系统性能的主要因素Z-o本论文主要从PMD的一阶和高阶基本理论岀发，在所建立的PMD研究模型的基础上，围绕PMD的统计特征、PMD带来的系统损伤和PMD补偿及其控制算法等方面较详细地研究了PMD的各方面的特性，并得出了相关的结论。主要内容包括：系统全面地介绍了PMD的基本概念、产生的机理、主要的研究模型、非线性耦合传输矢量方程、高阶PMD理论、PMD的主要测

3、量方法、PMD目前的研究进展、PMD对于数字和模拟系统的影响以及本论文分析时所用的系统性能表征因子及其定义等方面的内容；建立了PMD研究模型，详细推导了PMD的一阶及高阶参量的统计特性公式，数值模拟结果与理论结果符合很好，而且一阶PMD的统计特性得到实验验证，同时详细地分析了各阶PMD参数Z间的统计依赖关系；首次详细分析了PMD模拟器(PMDE)中的PMD统计特性（包括一阶统计特性、高阶统计特性、一阶自相关特性和高阶自相关特性等）并提出了PMDE的选择及设计原则；建立了PMD系统损伤固定分析模型，采用固定PMD值的方法详细分析了一阶PMD、高阶PMD参数以及两者综合

4、情况下对于40Gbit/s系统性能的彫响壬贸隽艘唤譜MD、高阶PMD参数与系统损伤的关系并得到了可以表征系统性能损伤程度的主要参量；分析了信号的初始碉啾对于PMD受限系统的影响；国内首次进行了10Gbit/s系统可控PMDE实验，数值计算结果与实验结果吻合；建立了PMD系统损伤统计分析模型，利用统计分析的方法详细分析了40Gbit/s系统屮PMD参数与系统损伤之间的关系，并将相关结论与固定分析法中进行了比较，两者结论一致；首次分析了PMD、自相位调制（SPM）和群速度色散（GVD）的综合效应与系统性能之间的关系，同吋分析了WDM系统、孤子系统屮PMD效应的影响；此外

5、，分析了信号调制格式与脉冲形状对于PMD受限系统的影响；详细地分析了一阶及高阶PMD的自适应补偿原理，并根据该原理和PMD系统损伤分析中得到的结论提出了相应的单信道和WDM系统屮的一阶和高阶PMD补偿方法;设计并优化了PMD补偿系统的自动反馈控制算法；实现了PMD一阶及高阶自适应补偿数值系统，选择了优化的补偿系统参数，并比较了各种一阶和高阶PMD动态补偿方法的补偿性能、分析了补偿方法的选择和大值PMD系统的补偿方式；建立了PMD和偏振依赖损耗综合模型并详细分析了偏振依赖损耗对于PMD补偿系统的影响关键词：40Gbit/s光纤通信系统，偏振模色散，偏振模色散模拟器，偏

6、振模色散统计特性，偏振模色散系统损伤，偏振模色散补偿北京邮电大学博士学位论文摘要ABSTRACTWiththeincreasingofbit-rateandopticalrepeatedtransmissiondistanceatpresent,statisticalpolarizationmodedispersion（PMD）hasbecomeoneofseriousobstaclesintheopticalfibercommunicationsystems.ThisdissertationisfocusedonthetopicofPMD.Basedonthepr

7、imarytheoryofPMDandresearchmodelofPMDpresentedinthedissertation,themainpropertiesofPMD,whichincludethestatisticcharacteristicsofPMD,systemimpairmentsduetoPMD,PMDcompensationandfeed-backcontrolalgorithm,aredetailedlystudiedinchbyinchinit.Subsequently,therelatedconclusionsaredrawnbyfor