林其银[1]2002年在《波分复用光纤传输系统中的非线性效应及其对系统性能的影响》文中提出波分复用(WDM)和掺铒光纤放大器(EDFA)的结合应用是充分挖掘光纤带宽能力，实现大容量、高速率、长距离通信的最佳手段。一直以来，光纤损耗、色散和非线性效应是三个限制光纤传输系统性能的重要因素。由于EDFA的实用化，光纤损耗对系统的限制已不是重要的因素了；同时，色散管理和色散支持技术可以有效地改善色散对系统性能的限制。但是，随着光纤中信道数的增多、光功率的增加，已使光纤非线性效应成为影响系统性能的主要因素。所以研究多信道光场在WDM通信系统用的有损耗、色散、非线性的光纤中的传输情况对于分析光纤非线性效应、提高光纤传输容量、改善WDM通信性能有着重要的理论和实践意义。 本文首次从光脉冲在有损耗、色散、非线性的光纤中的基本波动方程出发，应用一些符合实际的假设，直接利用场的时空傅里叶变换详细地推导出在WDM系统中光信号在单模光纤内传播所服从的非线性传输方程。该方程描述了光脉冲在WDM光纤系统中的传输行为，包含了在光纤色散、损耗、非线性效应影响下含有不同偏振态的光信号传输情况。它可直接适用于WDM光纤传输系统的非线性效应的研究，为进一步深入研究光纤非线性效应对WDM系统传输性能的影响提供了的理论基础。 接着本文讨论了各种光纤非线性效应的成因、特性及其对WDM系统传输性能的影响，着重研究光纤中多信道非线性效应(XPM、FWM和SRS)对WDM光纤传输系统性能的影响，提出了更符合实际情况的非线性传输方程和模型，得出了可供估计这些效应影响程度的示意图，提出抑制其影响的方案和建议。所得结论对系统的设计工作有一定的指导意义。
官国智[2]2003年在《影响波分复用光传输系统性能的研究》文中指出波分复用(WDM)和掺铒光纤放大器(EDFA)的结合应用是充分挖掘光纤带宽能力，实现大容量、高速率、长距离通信的最佳手段。一直以来，光纤损耗、色散和非线性效应是三个限制光纤传输系统性能的重要因素。由于EDFA的实用化，光纤损耗对系统的限制已不是重要的因素了；同时，色散管理和色散支持技术可以有效地改善色散对系统性能的限制。但是，随着光纤中信道数的增多、光功率的增加，已使光纤非线性效应成为影响系统性能的主要因素。所以研究多信道光场在WDM通信系统用的有损耗、色散、非线性的光纤中的传输情况对于分析光纤非线性效应、提高光纤传输容量、改善WDM通信性能有着重要的理论和实践意义。 本文首次从光脉冲在有损耗、色散、非线性的光纤中的基本波动方程出发，应用一些符合实际的假设，直接利用场的时空傅里叶变换详细地推导出在WDM系统中光信号在单模光纤内传播所服从的非线性传输方程。该方程描述了光脉冲在WDM光纤系统中的传输行为，包含了在光纤色散、损耗、非线性效应影响下含有不同偏振态的光信号传输情况。它可直接适用于WDM光纤传输系统的非线性效应的研究，为进一步深入研究光纤非线性效应对WDM系统传输性能的影响提供了的理论基础。 接着本文讨论了各种光纤非线性效应的成因、特性及其对WDM系统传输性能的影响，着重研究光纤中多信道非线性效应(XPM、FWM和SRS)对WDM光纤传输系统性能的影响，提出了更符合实际情况的非线性传输方程和模型，得出了可供估计这些效应影响程度的示意图，提出抑制其影响的方案和建议。所得结论对系统的设计工作有一定的指导意义。
刘鹏[3]2008年在《WDM光纤通信系统中非线性影响及其仿真研究》文中提出随着科技的飞速发展、信息时代的到来,信息的传输变得越来越重要。光纤作为众多传输介质中的一种有着其它介质不可替代的优越性。它传输容量大、传输带宽宽、抗干扰能力强。波分复用(WDM)和掺饵光纤放大器(EDFA)的结合应用是充分挖掘光纤带宽能力,实现大容量、高速率、长距离通信的最佳手段。一直以来,光纤损耗、色散和非线性效应是三个限制光纤传输系统性能的重要因素。由于EDFA的实用化,光纤损耗对系统的限制已不是重要的因素了;同时,色散管理和色散支持技术可以有效地改善色散对系统性能的限制。但是,随着光纤中信道数的增多、光功率的增加,已经使光纤非线性效应成为影响系统性能的主要因素。所以,研究有损耗、色散、非线性的多信道WDM通信系统的传输情况对于分析光纤非线性效应、提高光纤传输容量、改善WDM通信性能有着重要的理论和实践意义。本文讨论了各种光纤非线性效应的成因、特性及其对WDM系统传输性能的影响。着重研究光纤中非线性效应(XPM,FWM和SRS)对多信道WDM光纤传输系统性能的影响,并对这几种非线性影响进行了仿真分析,得出了可供估计这些效应影响程度的示意图,提出了抑制其影响的方案和建议。
李岩[4]2005年在《40Gbit/s光纤通信系统中动态色度色散检测技术的研究》文中提出目前,动态可调节色度色散(CD)补偿技术已经成为40Gb/s或更高速光纤通信系统中的一项关键技术。动态色散补偿需要一种结构简单且有效的色度色散探测方法,监测系统中累积色度色散值,获得反馈信号,以控制动态可调节色度色散补偿系统中的可调节色度色散补偿器件。本文提出了一种无需调制发送端、易于实现并且成本较低的色散反馈信息提取方法,通过探测传输光脉冲某一频率周围窄带处的电功率值实现光纤通信线路中色度色散的实时监测,用以作为反馈信号。在40Gbit/s光纤通信系统中,选用12GHz作为窄带中心频率,系统色度色散反馈值的测量范围可达130ps/nm,平均测量精度可达5.2ps/nm。本文主要完成以下几项工作:1.从理论上分析了色度色散对高斯光脉冲形状和频谱的影响,对不同色散情况下高斯脉冲的时域和频域特性进行了仿真分析。2.讨论了已报导的几种用于动态色度色散补偿的反馈信号获取方法,并对每种方法的优缺点进行了分析。3.对高斯光脉冲经过光电转换器件后的电功率谱与系统累积色散值之间的关系式进行了推导,仿真得到了在不同频点处色散与电功率谱密度的关系曲线。从理论上分析了除色度色散外其他影响电功率值的因素。4.提出用电功率法实现色散反馈信号获取的实验总体结构图,设计了简易的色散模拟装置以及用于40Gbit/s RZ码光纤通信系统的色散反馈信号获取装置。5.分别针对40Gbit/s和10Gbit/s RZ码伪随机光脉冲两种输入序列进行了实验,得到的实验数据与理论曲线基本吻合。
邓春年[5]2007年在《光纤通信系统中噪声的非线性增长及其对脉冲分裂的影响》文中指出光纤通信系统中噪声的非线性增长能降低系统的信噪比,提高系统的误码率,从而劣化整个系统的性能。此外,由调制不稳定性引起的噪声非线性增长是导致光纤中脉冲分裂的一个重要因素。本文通过数值模拟方法求解单模光纤中有初始噪声输入情况下光脉冲传输的理论模型,研究了不同宽度啁啾皮秒脉冲的分裂机理,着重分析了噪声的非线性增长对啁啾脉冲分裂的影响。取得如下主要结果:利用傅立叶数值算法研究了单模光纤中不同宽度皮秒脉冲的分裂机理,及噪声对无啁啾脉冲分裂的影响。结果表明,在无噪声输入下,较短脉冲(10ps)以及中间宽度脉冲(50ps)的分裂都是由高阶孤子压缩引起的脉冲塌陷导致的,而较长脉冲(200ps)的分裂机理则是由调制不稳定性导致的噪声非线性增长引起。然而,噪声使得中间宽度脉冲的分裂机理由高阶孤子分裂转向噪声的非线性增长,而对较短脉冲和较长脉冲的分裂机理没有影响。重点研究了单模光纤中初始啁啾对脉冲分裂的影响。结果表明,初始啁啾对脉冲分裂的影响与相应脉冲分裂机理紧密相关。对于分裂机理为高阶孤子压缩的脉冲,初始正、负啁啾分别有加速与延缓脉冲分裂的作用,而对于分裂机理为调制不稳定性导致的噪声非线性增长的脉冲而言,初始啁啾对脉冲分裂进程影响很小。此外,短脉冲的分裂进程与初始啁啾的强度相关,当初始啁啾强度很大时,脉冲分裂的初始阶段并没有出现脉冲压缩,而是直接从脉冲顶部分裂。
李春蕾[6]2014年在《高速光纤相干传输系统非线性损伤机理分析与补偿方法研究》文中进行了进一步梳理高阶调制格式和基于DSP的相干接收技术,已经能够很好地补偿各种光纤的线性损伤,商用100G光纤传输系统己经显现出了明显的非线性损伤。随着信道容量的不断增加,调制格式阶数的不断增加,传输距离的不断增加,入纤功率的不断增加,信道间隔的不断减小,对于未来的400G或1T传输系统,非线性损伤将更加严重：(1)单信道传输速率越来越高,调制格式阶数越来越高,要求的OSNR就越来越大,提高OSNR,就要提高入纤功率。(2)超信道的应用,使得信道间隔越来越小,信道形式越来越多样灵活,信道的增加和间隔的减小也会使得总输入功率提升,造成非线性效应加剧。对非线性补偿方法的研究刻不容缓。最近,基于反向传输算法(BP)补偿非线性的研究如火如荼。它依据光在光纤中传输的非线性薛定谔方程或Manakov方程模型,对接收到的电信号进行反解,由此可以消除或缓解非线性对系统性能带来的恶劣影响。但其算法性能与复杂度之间存在着不可消除的矛盾。本文围绕高速光纤相干传输系统非线性损伤机理分析与补偿方法研究这一主题,对光纤的非线性特性及其影响进行理论分析,对BP算法补偿非线性及其复杂度的简化进行研究,具体工作如下：(1)从光纤非线性极化率出发,推导出描述信号在光纤中传播的非线性薛定谔方程与Manakov方程,并依据两种模型理论分析几种重要的非线性损伤形成原因及其对光纤传输系统影响。(2)阐述BP算法原理,并仿真PM-16QAM光纤传输系统,分析得到ADC采样率和迭代步长对补偿算法性能的影响,仿真结果表明：采样率越高,算法补偿性能越好,当达到8倍采样率时,性能提升效果不再明显；迭代步长越小,补偿效果越好,当步长达到10km时,性能提升效果不再明显。(3)仿真分析得到BP算法对非线性相位噪声补偿效果很差,并对此做了理论分析。为此采用加入滤波器的BP算法,并对采用的滤波器进行简化,当采用窗函数FIR滤波器替代理想的高斯滤波器时,可以实现全时域补偿色散与非线性损伤,减少FFT变换次数,可以大大简化计算复杂度。对搭建的单信道PM-QPSK和多信道PM-16QAM实验系统分析得到,采用频域响应类似高斯分布的FIR滤波器,仅仅几个抽头就可达到很好的补偿效果：相比于线性补偿,可以提高入纤功率阂值2dBm,将BER降低至1e-3以下。实验还发现,减小光纤链路损耗,可以进一步提高算法性能。此外,非线性补偿后得到的OSNR监测范围较补偿前增大了4-5dB。算法结果还验证了非线性相位噪声不再符合高斯分布,也从侧面验证了提出算法的有效性。
郭建民[7]2000年在《光纤非线性效应及其对光纤通信系统的影响》文中研究说明随着科技的飞速发展、信息时代的到来，信息的传输变得越来越重要。光纤作为众多传输介质中的一种有着其它介质不可替代的优越性。它传输容量大、传输带宽宽、抗干扰能力强。然而，由于光纤中的损耗和色散的限制，使得光纤通信的发展受到了制约。如果要获得更长的传输距离，则要加大入纤光功率，这样就引起了光纤非线性效应的产生。 本文详细地讨论了几种重要的光纤非线性效应，如受激布里渊散射(SBS)、 受激喇曼散射(SRS)、 自相位调制(SPM)、 交叉相位调制（XPM）、 克尔效应（Kerr）、超短脉冲孤立子（Soliton）等现象。并对其在光纤通信中的应用进行了展望。
邵群峰[8]2011年在《基于时域透镜的高速非线性光纤通信链路的优化研究》文中研究说明随着当前互联网电话、视频点播等网络服务带来的网络数据量的急剧上升,光通信系统向40Gbit/s、100Gbit/s甚至Tbit/s的传输速率演进已经成为必然趋势,如何有效的利用当前已经铺设的光纤链路和已有的设备,对光纤通信链路的发送端和接收端进行优化和升级,克服光纤色散和非线性效应对高速光信号的影响,提高系统的传输质量就成为当前光纤通信研究应用领域内的热点问题。本文从时域透镜的基本原理入手,对利用时域透镜在高速非线性光纤通信链路中进行色散补偿、实现全光正交频分复用调制和进行光域小波滤波等优化方式通过数值仿真进行了分析和研究。通过与现有的光纤通信链路传输质量的比较,说明了时域透镜在对光纤通信链路进行优化,以及利用其对现有光纤通信系统进行升级的优势,主要研究内容如下：简要介绍了影响长距离光纤通信链路的色散、非线性效应及非线性噪声的性质；推导了使用沃特拉级数传递函数模型求解非线性薛定谔方程研究光信号变化时,所用沃特拉级数的阶数与输入信号的峰值光功率及光纤链路物理参数之间的关系,说明了光纤的色散与非线性效应的相互作用对信号的影响。介绍了时域透镜系统的基本结构,说明了时域透镜系统进行傅立叶变换或对信号进行展宽或压缩的基本性质,讨论了增大时域透镜输出信号频谱范围的方法及其对信号在传输过程中的影响。基于时域透镜可以进行全光傅立叶变换的性质,在光正交频分复用系统中利用时域透镜系统代替传统的用于计算快速傅立叶变换及数模模数转换的数字信号处理芯片对信号进行正交频分复用调制,克服电子器件计算速度的瓶颈对光通信系统传输速度的限制；并比较了两种系统中正交频分复用信号的频谱,以及在现有的色散补偿光纤链路中两种系统中传输高速光信号时接收信号的星座图及输入功率与误码率的关系曲线,说明了基于时域透镜的光正交频分复用系统的具有较好的通信质量。提出了两种基于时域透镜的色散补偿系统,4f时域透镜分立色散补偿和集总色散补偿两种方式。并分析了两种系统中,信号帧长度与信号保护间隔长度与色散补偿效果之间的关系；分别在采用强度调制、100Gbit/s的16-QAM及4-QAM的相干调制解调光通信系统中讨论了不同的时域透镜色散补偿方式下,光纤的色散及非线性效应对信号的影响,并在综合考虑光纤的色散,非线性效应及多跨距链路中掺铒光纤放大器的自发辐射噪声的情况下,给出了输入功率与误码率的关系曲线,并且对使用两种基于时域透镜的色散补偿方式和传统的DCF色散补偿系统进行了比较,进一步说明了4f时域透镜的集总色散补偿方式优于分立色散补偿方式和传统DCF色散补偿系统,更适用于高速大容量的光纤通信系统中。将小波去噪引入到光纤通信链路的接收端用以降低由光纤的非线性效应和EDFA的ASE噪声相互作用所产生的非线性噪声对强度调制直接检测光纤通信系统通信质量的影响,通过数值仿真说明了光域小波去噪可以有效的提高系统的信噪比改接收端信号质量,并且dmey小波的去噪效果最优。针对级联MZM实现光域小波分解的缺点,设计了基于时域透镜和马赫曾德尔干涉仪的对光通信系统中的传输信号进行全光小波分解的滤波器结构,为在光域内实现小波分解利用小波变换的优点改善系统的通信质量提供了一种新的方法。上述研究的结果表明了时域透镜在高速非线性光纤通信链路优化中的可行性和有效性,而且时域透镜对光纤通信链路的优化都在系统的发送或接收端,利于实际光纤通信系统的升级改造和节约成本。时域透镜系统在光纤通信系统中的使用可以提高系统克服色散及非线效应的能力,在保证光纤通信系统传输质量的同时提高光纤通信系统的容量,以适应高速发展的互联网数据业务对光纤主干网传输性能的要求。
崔剑[9]2008年在《高速长途光纤通信系统中光纤非线性、高阶色散和偏振模色散的研究》文中研究指明展望未来的光纤通信系统,其发展重点在于实现超高速及超长距离的无中继传输。限制信号在光纤中高速率长距离传输的主要因素有光纤损耗、光纤非线性效应和色散。低损耗光纤和掺铒光纤放大器(EDFA)的研制和应用弥补了光纤损耗对光纤中光信号的传输速率和传输距离的限制。非零色散位移光纤(NZDSF)、色散管理技术以及波分复用(WDM)技术的应用也使得光纤群速率色散(GVD)和光纤非线性效应对光信号传输速率和传输距离的限制得到了有效缓解。诸多新技术的应用实现了信号传输速率的提高和传输距离的增加。但是,随着传输速率的进一步提高和传输距离的进一步增加,以往常被忽略的光脉冲的高功率引起的较强的非线性效应、高阶色散以及偏振模色散(PMD)开始严重影响光纤通信系统的系统性能,继而大大限制了光纤通信系统的通信容量。本论文通过理论分析研究了光纤非线性效应、高阶色散和偏振模色散对高速长途光纤通信系统性能的影响,基于非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶方法数值模拟了光脉冲在非线性色散光波系统中的传输,并且通过对仿真结果的对比和总结,得出了在NRZ和RZ编码方案下单信道高速长途光纤通信链路的脉冲峰值功率容限和色散斜率容限。数值仿真结果表明,合理的控制链路中的脉冲峰值功率和色散斜率,对色散斜率进行适当补偿,可以显著改善高速长途光纤通信系统的系统性能。
霍书甜[10]2017年在《NFDM路径平均孤子信号传输系统的性能研究》文中指出随着现代社会通信行业不断进步,高清视频通话及云计算的广泛应用,网络带宽需求爆炸性地增长,因此提高现有骨干网的数据通信容量成了当务之急。相干光通信因其高传输速率和高灵敏度等优点而备受关注,而光纤非线性再次成为限制光通信容量的瓶颈。近年来新提出的基于NFT的NFDM传输系统,结合了孤子理论,几乎不受光纤非线性的影响,有望替代传统的WDM系统,提高光通信容量。传统的NFDM传输系统采用拉曼放大器,带来了很大的非线性,在实际应用中有风险。因此我们去除了拉曼放大器,提出一种路径平均孤子的方法来保证同样的效果,本文主要研究了改进的非线性频分复用传输系统,对其性能进行分析。本文首先简要介绍了相干光通信技术的发展史,同时结合光纤非线性对相干光通信系统通信容量的影响,介绍了新提出的基于NFT的NFDM传输系统的优点,强调研究NFDM传输系统的重要意义。还针对传统NFDM传输系统使用拉曼放大器的缺点,提出了改进此系统的必要性。其次,对非线性傅里叶变换进行了定义。对传统的带拉曼放大器的NFDM信号传输系统中接收端的特征值接收性能进行了分析。对比传统方案,提出改进NFDM信号传输系统的方法,一种路径平均孤子的方法,即通过去除拉曼放大器,提高信号注入功率的方式,对其接收端的特征值接收性能也进行了分析。研究了不同计算NFT信号的算法下,系统误码率与采样值的关系。最后,通过仿真分析了频偏和激光器相位噪声对改进NFDM信号传输系统性能的影响,结果证明系统对其影响具有鲁棒性。接着,对改进系统中的两个特征值进行QPSK调制,产生了两类波形,并进行了检测与分析。同时,对相位调制系统中的单特征值进行调制,并分析了信号发射功率波动和线宽变化对系统的影响。
参考文献：
[1]. 波分复用光纤传输系统中的非线性效应及其对系统性能的影响[D]. 林其银. 厦门大学. 2002
[2]. 影响波分复用光传输系统性能的研究[D]. 官国智. 哈尔滨工程大学. 2003
[3]. WDM光纤通信系统中非线性影响及其仿真研究[D]. 刘鹏. 哈尔滨工程大学. 2008
[4]. 40Gbit/s光纤通信系统中动态色度色散检测技术的研究[D]. 李岩. 天津大学. 2005
[5]. 光纤通信系统中噪声的非线性增长及其对脉冲分裂的影响[D]. 邓春年. 湖南大学. 2007
[6]. 高速光纤相干传输系统非线性损伤机理分析与补偿方法研究[D]. 李春蕾. 北京邮电大学. 2014
[7]. 光纤非线性效应及其对光纤通信系统的影响[D]. 郭建民. 大连理工大学. 2000
[8]. 基于时域透镜的高速非线性光纤通信链路的优化研究[D]. 邵群峰. 兰州大学. 2011
[9]. 高速长途光纤通信系统中光纤非线性、高阶色散和偏振模色散的研究[D]. 崔剑. 山东大学. 2008
[10]. NFDM路径平均孤子信号传输系统的性能研究[D]. 霍书甜. 南京邮电大学. 2017
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