差分相移键控DWDM系统四波混频噪声建模方法的研究

摘要

随着密集波分复用系统（Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM）越来越广泛的运用，该系统中包括四波混频效应（Four Wave Mixing，FWM）在内非线性效应越来越受到人们的关注。为了缩短对DWDM系统数值优化和评估的时间以及提高光纤通信系统频谱利用率，本文主要做了两项工作。第一，采用半解析模型来计算色散管理DWDM系统的简并和非简并四波混频的方差，其中调制格式为纯的和混合的正交差分相移键控（Differential Quadrature Phase Shift Keying，DQPSK）/差分相移键控（Differential Phase Shift Keying，DPSK）/开关键控（On Off Keying，OOK）。该模型包括了对于精确数值结果的各种传播效应。
　　本文色散管理使用了新的色散图，由增大有效面积的正色散光纤（Enlarged Effective Area Positive Dispersion Fiber，EF-PDF），色散斜率补偿光纤(Slope Compensating and Dispersion Compensation Fiber，SCDCF)，非归零色散位移光纤(No-Zero Dispersion Shifted Fiber，NZ-DSF)组成。用此新模型验证了，在所有信道具有相同的平均发射功率和波特率时，混合DQPSK/ OOK信道中的FWM噪声的影响比纯DQPSK和混合DQPSK/DPSK信道更严重。也表明了对于大量信道而言FWM效率对发射脉冲的峰值功率有很强的依赖性，主要归因于由交叉相位调制（Cross Phase Modulation，XPM）诱导的泵浦信道脉冲形状的准线性演进。第二，基于Optisystem软件搭建了2.88Tb/s(40-Gbaud/ch)150GHz信道间隔的八进制调制DWDM系统。这里的八进制调制格式包括两种类型：八进制幅度差分相移键控（8 Amplitude Phase Shift Keying，8APSK）和八进制差分相移键控（8 Differential Phase Shift Keying，D8PSK）。仿真结果表明：当探测信道为8APSK，随着8APSK幅度调制指数的增大，抗非线性能力也随之增大，但综合考虑到非线性、色散及各种噪声的影响，调制指数存在一个最佳范围；幅度调制指数优化的8APSK信号传输性能要优于D8PSK，抗非线性的能力也相对较强；在每信道的平均功率一致的情况下，D8PSK调制的泵浦信道相对于8APSK调制的泵浦信道对四波混频噪声贡献要更大一些。

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第一章 绪论

1.1 光纤通信系统发展历程及概况

1.2 课题的研究背景及研究目的

1.3 本文主要内容与结构安排

第二章 二进制及四进制差分相移键控

2.1 色散图

2.2 RZ-DPSK与RZ-OOK的比较

2.3 用数值模拟建模DPSK性能.

2.4 平衡检测DQPSK

2.5 本章小结

第三章 单信道D8PSK与8APSK传输特性分析

3.1 D8PSK信号的调制与解调

3.2 8APSK信号的调制与解调

3.3 D8PSK信号的数值模拟

3.4 D8PSK系统的非线性损耗分析

3.5 模拟结果与讨论

3.6 本章小结

第四章 多信道D8PSK与8APSK传输特性分析

4.1 基于OptiSystem的仿真模型

4.2 仿真结果与分析

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢