高速长距离光纤通信系统中色散管理技术的研究

摘要

高速长距离光纤通信系统，特别是40Gb/s以上的超高速光纤通信系统在传输容量和距离得到增加的同时，面临着光纤群速度色散，非线性效应的影响等日益突出的问题，这些问题成为影响光纤传输性能的主要因素。而色散管理技术可以利用优化的色散分布来避免色散影响，同时抑制非线性，从而有效提高系统性能，是提高当前长距离光通信质量的有效途径。论文主要研究高速长距离光纤通信中的色散管理技术，讨论了色散管理中一些关键技术，综述了色散管理技术的现状和发展，着重对长距离光纤通信中各种色散管理方案进行了仿真分析，并且对WDM系统中非线性问题进行了色散管理观点的探讨。 首先，论文导出了NLS方程之后，说明了光纤色散和非线性效应，特别是SPM及FWM的对光通信的影响。 然后，讨论了色散管理中的关键技术和综述了色散管理技术的现状和发展，指出在未来光网络中色散管理的意义。 最后，利用分步傅立叶法建立了光纤传输系统模型，提出了仿真需要注意的细节和问题。对色散管理的探讨，首先就光放大周期间的典型色散管理方案进行了比较，提出色散管理参数的优化程序并对链路进行优化，然后讨论了色散管理周期内的色散调节和色散管理周期外的预补偿/后补偿，提出了几种对典型色散管理的改进方案，使系统运行在正色散累积的链路上以提高系统性能，接着优化了色散管理链路中负色散光纤在均匀分布下的间隔和非均匀分布下的分段数，并讨论了预啁啾和非线性对色散管理链路优化的影响，还讨论了高阶色散管理的必要性及其与低阶色散管理的关系。 另外，分析了WDM系统中的非线性SPM/XPM的特性，说明了共同抑制它们的色散管理方法，然后说明了分析FWM分量的简化方法，比较了抑制FWM分量的均匀和非均匀色散管理方案。其次在借鉴到光纤链路中非线性的分布特征，提出了平均色散渐减色散管理方案以改进系统性能。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主题词

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第一章绪论

1.1光纤通信的发展，现状和发展趋势

1.2高速长距离光纤通信与色散管理技术

1.2.1高速长距离光纤通信的关键技术

1.2.2色散管理技术的发展

1.3论文的主要工作

参考文献

第二章光纤通信中色散与非线性理论

2.1光波传输原理和NLS方程

2.1.1麦克斯韦方程到波动方程

2.1.2波动方程的求解

2.1.3基本传播方程

2.2光纤的传输特性

2.2.0光纤的损耗

2.2.1光纤的群速度色散

2.2.2光纤的非线性效应

2.3光纤色散对光纤通信的影响

2.3.1群速度色散的影响

2.3.2色散高阶项的影响

2.4光纤中非线性与色散的相互作用

2.4.1 SPM对GVD展宽的抑制

2.4.2 XPM导致的相移和色散的相互作用

2.4.3四波混频和相位匹配

2.5色散管理的提出

参考文献

第三章长距离光纤通信中的色散管理技术

3.1高速长距离光纤通信系统与色散管理技术

3.1.1高速长距离光纤通信系统的限制因素

3.1.2色散管理技术的提出

3.2经典的色散管理技术

3.2.1经典色散管理技术的起因

3.2.2经典色散管理系统结构

3.2.3经典色散管理技术的推论

3.3系统的色散管理方案

3.3.1光纤通信系统发射端的色散管理

3.3.2光纤通信系统传输段的色散管理

3.3.3光纤通信系统接受端的色散管理

3.4色散管理的其他视点和光通信中的非线性管理

参考文献

第四章长距离光纤通信系统中的色散管理分析

4.1光纤传输系统的数值仿真

4.1.1NLS方程的数值求解

4.1.2仿真算法须注意细节

4.1.3仿真系统的配置和性能评价

4.2光放大周期内和周期间的色散管理

4.2.1四种色散管理方案

4.2.2光放大周期内后补偿色散管理的参数优化

4.3色散图的优化

4.3.1色散管理周期内的色散调节

4.3.2色散管理周期外的预补偿/后补偿

4.4色散管理周期内色散图的细化

4.4.1 IDF接入位置对系统性能的影响

4.5预啁啾和非线性对色散图优化的影响

4.5.1预啁啾对色散图优化的影响

4.5.2非线性对色散图优化的影响

4.6高阶色散管理准则及其与低阶色散管理的关系

参考文献

第五章WDM系统中的色散管理

5.1抑制SPM/XPM的色散管理

5.1.1抑制SPM的色散调节

5.1.2抑制XPM的色散调节

5.1.3联合抑制SPM/XPM的色散调节

5.2抑制FWM的色散管理

5.2.1研究FWM的经典方法

5.2.2色散管理链路中研究FWM的简化方法

5.2.3降低FWM影响的色散管理方案

5.3色散渐减的色散管理方案

5.3.1 DDF的GVD曲线原理分析

5.3.2平均色散渐减的色散图

5.3.3平均色散渐减色散管理系统的性能仿真

参考文献

第六章总结

致谢