色散管理DWDM系统FWM研究

摘要

随着密集波分复用（DWDM）技术发展，光纤中传输信道的增多，信道间隔的减少，传输功率的增大，使得光纤中的非线性效应尤其是四波混频（FWM）效应对传输系统性能的影响越来越大。抑制四波混频效应的方法主要有色散管理技术、新型调制格式等。
　　本文围绕两种光调制格式对色散管理 DWDM系统四波混频效应进行研究，主要创新工作如下：
　　1.基于稳态随机噪声的有限带宽的频谱分析理论，推导了频移键控（FSK）色散管理DWDM系统中简并和非简并四波混频噪声标准差的理论计算模型。该模型考虑了传输比特序列的随机性、信道间脉冲走离效应、脉冲波形由于色散效应随距离的变化和链路随机双折射效应的影响。定义了参量FQP的概念：不考虑FWM噪声影响和考虑FWM噪声影响时系统Q因子的比值。对模型进行了实例计算，结果表明：局部色散越小，传输距离越长时，FQP的值越大，说明 FWM噪声对传输系统性能影响越大；当传输功率为允许的最大值时，整体FWM噪声的方差约为信号自发辐射差拍噪声的一半；当局部色散值和传输距离值足够大时，非简并FWM噪声相对于简并FWM噪声可以忽略不计。
　　2.推导了差分相移键控（DPSK）色散管理DWDM系统简并四波混频噪声的理论计算模型，对模型进行实例计算，并与已有的开关键控（OOK）进行对比分析，计算结果表明：相同的平均功率情况下，DPSK调制信号的噪声标准差值比OOK调制信号的小；比特率的变化对调制信号的噪声标准差值的影响不大；平均功率对调制信号的噪声标准差有很大的影响，随着平均功率的增大，噪声标准差的值呈近似指数形式的增加。
　　3.推导了DPSK色散管理DWDM系统非简并四波混频噪声的理论计算模型。该模型同样考虑了一些因素的随机性，但忽略了脉冲波形由于色散效应随距离变化的影响。同时考虑简并及非简并四波混频噪声和其它的噪声源，对该系统传输性能进行了数值分析。结果表明：局部色散和入射功率对Q因子和FQP的影响和FSK调制一样，FQP的值随局部色散的增大而减小的速度逐趋变缓，同时衡量系统性能优劣的Q因子随局部色散的增大趋向于一个不变值。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 DWDM系统

1.3色散管理

1.4先进调制格式介绍

1.5本论文的主要内容

第二章 FWM主要理论

2.1四波混频的起源

2.2四波混频效率

2.3四波混频的抑制方案

2.4四波混频的应用

2.5本章小结

第三章 FSK色散管理DWDM系统四波混频研究

3.1色散图

3.2 OOK色散管理DWDM系统简并FWM噪声标准差

3.3 FSK调制信号表达式

3.4 FSK非简并情况的信道组合

3.5 FSK非简并FWM噪声方差

3.6非简并FWM的重叠函数

3.7 FSK简并四波混频噪声

3.8随机偏振态下的FWM噪声

3.9 FQP的定义

3.10计算结果和仿真

3.11本章小结

第四章 DPSK色散管理DWDM系统四波混频研究

4.1 DPSK四波混频噪声频谱分析

4.2 DPSK色散管理FWM噪声标准差

4.3本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录1 部分程序清单

附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢