光传输中抑制四波混频的信道配置方法研究

摘要

随着波分复用技术在光纤通信系统中的应用和发展,单根光纤中复用的信道数也越来越多,再加上掺饵光纤放大器(EDFA)的广泛使用,进入光纤的光能大大增加,光纤的非线性对系统的影响非常突出,其中最为严重的是四波混频效应引起的信道间的串扰.而四波混频效应的大小与光纤的选型有着密切关系,其中G.653光纤的零色散波长在损耗极低的1550nm处,是高速率、长距离的单信道传输的最佳选择,但其波分复用时受四波混频影响最大.中国目前正在使用的G.653光纤路由长,敷设时间短,尚有十年左右的使用寿命.如何满足日益增长的信息量需求,并充分发挥现有光纤的潜能,是在光缆布线中必须考虑的问题.此外,从中国的国情,及经济角度来考虑,G.653光纤在西北地区的新敷光缆中仍可大有作为.为了充分利用G.653光纤,尽可能提高其通信容量,该文对限制G.653光纤在波分复用系统中使用的四波混频效应进行了研究,在综合考虑了国内外各种抑制四波混频方案的优缺点之后,着重对不等距信道设计方案进行了深入研究.原有的不等距配置信道方案主要存在三点不足:一是信道数在12以上时,运用计算机模拟很耗时;二是随着复用信道数的增加,系统的带宽利用率极低;三是一旦要增加系统信道数,则原有信道的位置必须重新设置.该文提出了两种不等距配置信道的方法:循环回转法和前(后)向m×n法,其中的循环回转法设置不等距信道位置,运用计算机模拟时,方便快捷,尤其是以循环回转法得到的不等距信道分布作为基本单元来周期性地分布系统的信道时,不仅可以极大提高系统的带宽利用率,而且可以无限地新增系统信道而不改变原有信道的位置.该文最后进行了实例分析,用循环回转法得到了六信道不等距分布,并以其做为周期单元进行周期性不等距配置一十六信道系统.结果表明,对采用G.653光纤的波分复用系统,通过周期性不等距配置信道的方案来扩容,可以充分发挥G.653光纤的潜能,以满足不断增长的信息需求.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1波分复用WDM系统的产生

1.2 DWDM技术的发展现状

1.2.1国际动态

1.2.2国内的进展

1.3非线性对DWDM系统的的影响

1.4 DWDM系统中四波混频对光传输性能的不利影响

1.5本论文的主要研究内容

第二章四波混频及其在光纤传输中的抑制

2.1四波混频产生的物理机制

2.2影响四波混频效率的几个因素

2.2.1单模光纤中FWM的效率与相位失配的关系

2.2.2 FWM光的时间平均功率

2.2.3 FWM的杂波噪音近似估算式

2.3光传输中常用的四波混频抑制方法及其优缺点

2.3.1光纤的合适选择

2.3.2信道间隔设置

2.3.3色散管理

2.3.4光学相位共轭法(中谱反转法)

2.3.5信号光极化正交法

2.3.6 WDM和TDM混合法

2.3.7单纤双向传输

2.4本章小结

第三章信道设计的基本理论

3.1等间隔配置信道的基本理论

3.1.1等间隔配置信道时的FWM影响

3.1.2等间隔配置信道时的系统带宽

3.2不等间隔配置信道的基本理论

3.3周期性不等间隔配置信道的理论基础

3.3.1周期性不等距配置信道的基本理论

3.3.2周期性不等距配置信道的系统带宽

3.4不同信道配置情况下的系统总带宽分析

3.5本章小节

第四章两种新的信道设置方法及其改进方案

4.1带宽扩展因子的下限值

4.1.1循环回转法配置信道

4.1.2 m × n方式配置信道

4.1.3计算机模拟原理

4.1.4分析与比较

4.2两种次优改进方案

4.2.1次优方案一

4.2.2次优方案二(以循环回转为周期单元)

4.3本章小节

第五章数值模拟及结论

5.1两种新方案中信道数在100以内的各种可取之值

5.2两种新方案配置信道的计算机解

5.2.1循环回转法

5.2.2 m × n方式配置信道

5.3次优配置方案的计算机解

5.3.1次优方案一

5.3.2次优方案二

5 4循环回转法的应用分析

5.5本章小结

第六章实例分析

6.1采用不同光纤的8信道WDM系统的实例分析

6.2采用DSF光纤的16信道系统的信道设计理论分析

6.3本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间所发表的与学位论文相关的学术论文

致谢

附录