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本论文的研究工作是围绕着40Gbit/s光传输系统信号的传输性能展开的。偏振模色散(PMD)的随机性给40Gbit/s信号的传输及补偿带来了困难,本论文从偏振模色散及其统计特性入手,研究了PMD对40Gbit/s光信号的作用,并以此作为基础,对群速度色散,非线性效应以及PMD对信号的共同作用进行了研究。在相同条件下,40Gbit/s信号的传输距离远远小于10Gbit/s信号的传输距离,而通过使用前向纠错编码(FEC),采用合适的调制格式,以及对传输中的群速度色散和PMD进行有效的补偿,都能显著提高40Gbit/s信号的传输距离。本文重点研究了多种调制格式下信号的传输性能,以及40Gbit/s光传输系统中的群速度色散补偿方案和PMD补偿方案。最后,文章给出了40Gbit/s光传输系统的研究现状及其应用前景。
论文的主要工作包括(标识(★)部分为创新内容):1.系统全面地介绍了PMD的基本理论。
2.深入研究了光纤的级联模型,给出了选择不同级联参数时,级联模型的输出特性(★)。
3.利用光纤的级联模型对光纤中PMD的统计特性进行了深入系统的研究;针对一阶和二阶PMD矢量的统计分布,本文通过仿真验证了级联模型的正确性;在此基础上,本文研究了一阶和二阶PMD矢量的统计相关性,并给出了二阶PMD矢量的统计量随着差分群时延(DGD)变化的规律。
4.深入系统地分析了一阶PMD矢量和二阶PMD矢量对40Gbit/s信号的作用,及其引起的系统损伤(★)。给出了二阶PMD矢量引起的系统损伤随输入信号偏振态变化的规律(★)。
5.(★)为了对比PMD引起的系统损伤与一阶近似下PMD造成的系统损伤之间的差异,本文建立了分析模型,研究了两种情况下系统损伤分布的特点,并分析了高阶PMD引起的系统损伤随DGD变化的规律。
6.对于给定光传输系统,在确定系统DGD的均值后,即可确定一阶和二阶PMD矢量的分布。但系统出现较大一阶和/或二阶PMD矢量(与一阶和二阶PMD矢量的方均根值相比)的概率极小。在研究PMD引起的系统损伤和系统出界概率时,要求尽可能多地增加这些小概率事件的发生频数。重点取样法在改变随机事件概率密度分布的同时,能够保证统计量的正确性,因此,本论文系统地介绍了重点取样法的基本理论,并提出了基于重点取样法的PMD仿真模型(★)。
7.本文将耦合的非线性薛定谔方程组CNLS(CoupledNon-LinearSchr(o)dingerQuation)作为研究40G信号传输的数学模型,给出了考虑PMD时CNLS方程组的数值解法(★),并提出了基于重点取样法的光纤传输模型(★)。8.研究了单信道系统中非线性效应与偏振模色散的相互作用,特别是利用重点取样法研究了高阶PMD与非线性效应的相互作用(★)。
9.推导了DWDM系统中任意信道的CNLS方程组,并将其作为40Gbit/sDWDM系统信号传输的数学模型,以此为基础对40Gbit/sDWDM系统的信号传输进行了仿真研究。
10.(★)对40Gbit/s系统中,调制格式对光信号传输性能的影响进行了深入的研究,并给出了优化光信号调制格式的思路。
11.系统分析了40Gbit/s光传输系统群速度色散补偿和PMD补偿的原理和方法。
12.系统分析了40Gbit/s光传输系统的商用化模式及商用化进程。