相敏光参量放大器对动态光孤子系统偏振模色散补偿的研究

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随着社会的信息化发展和Internet网用户的急剧增加,促使作为信息传输主要手段的光纤通信向超高速、超长距离和大容量的目标发展。光纤中的损耗、色散和非线性效应却一直限制和影响着这一目标的实现。掺铒光纤放大器(EDFA)的出现,解决了光纤通信系统中的光纤损耗问题。然而色散管理(补偿)和非线性效应的抑制成为近年来高速光传输领域的研究热点。当系统的传输速率达到10Gbit/s或更高时,原本在单模光纤中十分微小而被认为可以忽略不计的偏振模色散(PMD)成为系统性能的限制因素。   目前光纤通信中大都采用EDFA作为中继放大器。而EDFA存在放大的自发辐射(ASE)噪声,级联EDFA的ASE噪声积累,严重影响系统的性能。基于简并光参量放大原理的相敏光放大器(PSA)具有低噪声指数和色散补偿效果等优点,应用在孤子通信系统中,PSA可以克服Gordon-Haus限制,从而显著延长孤子的稳定传输距离。   本论文通过数值求解简化的基本传输方程和非线性薛定谔方程,采用计算机系统仿真的方法,研究PSA动态光孤子传输系统对光纤偏振模色散的补偿效果。论文首先在分析孤子脉冲传输和光参量放大理论的基础上,对PSA的放大原理和色散补偿特性做了理论探讨;其次建立了EDFA和PSA的数值仿真模型,比较了PSA与EDFA动态光孤子传输系统对光纤偏振模色散的补偿效果,结果显示应用PSA无需附加其它孤子控制措施就能突破Gordon-Haus限制,极大地延长了光孤子的稳定传输距离;最后论文着重仿真研究了考虑PMD的情况下,PSA动态孤子系统中系统和放大器参量变化对系统传输性能的影响,研究结果表明:高速率的脉冲经长距离的传输后会有一定程度的展宽和分叉;光纤色散参量的大小对动态孤子系统的传输性能影响较大,较高的色散值限制了孤子的传输距离;而较大的偏振模色散系数会使脉冲出现扰动,降低系统的传输性能;初始脉宽的变化显著影响系统的性能,在孤子的初始脉冲不产生交叠的前提下,应尽可能采用较大的初始脉宽。适当增加放大器间距和微调放大器增益都能对孤子传输的性能有一定程度的改善。   总而言之,由于PSA具有一定的色散补偿能力且不存在ASE噪声,应用于光孤子通信系统时,可以显著优化系统的传输性能,仿真研究得到了一些有用的结论,对于今后PSA在光孤子系统中的实际研究具有一定的参考价值。
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