DWDM系统中四波混频效应的计算机仿真与研究

摘要

该论文主要研究了FWM非线性效应对DWDM系统传输性能的影响,讨论了在光纤传输线路的计算机数值仿真中,步长分布方法对FWM功率估计的稳定性和所需计算时间的影响,提出了快速、准确估计FWM效应对系统性能影响的修正固定步长分布(USSD)方法,以及为减小FWM效应影响而采取的高阶色散管理方案等技术.具体如下:对光纤传输的仿真通常采用非线性薛定谔方程(NLSE)来描述,分步傅立叶方法(SSM)是常用的求解方法之一.而由此产生的伪边带不稳定性(SI)和FWM串音,对仿真结果的可靠性有很大影响.因此需要寻找一种有效方法来控制人为因素产生的影响,实现理想的仿真效果.USSD方法引起的FWM功率谐振效应,将过高估计四波混频功率并大大增加计算时间,因此需要寻求新的步长分布方法来实现理想的仿真效果,节省计算时间.该文由FWM效率通式出发,推导出使用SSM时的USSD方法和对数步长分布(LSSD)方法的FWM效率公式,并对USSD方法进行了修正.从仿真结果的可靠性和所需计算时间上来看,修正的USSD方法和LSSD方法均能解决USSD方法的不稳定性,前者更接近于理论值,对于保证仿真结果的稳定性和可靠性效果较后者更好;在所需计算时间上,LSSD方法最短,修正的USSD方法次之,USSD方法最长.在对窜扰要求不高的情况下,综合稳定性和计算时间两方面,可以优先考虑修正的USSD方法.实际仿真中,可以根据具体情况选择合适的步长分布方法实现理想的FWM功率估计.对于高速率的DWDM系统,光纤的色散和非线性是影响系统性能的两个主要因素.光纤的色散和自相位调制(SPM)会导致脉冲展宽,造成信号波形的失真;FWM和交叉相位调制(XPM)等非线性效应,将引起信道间窜扰.然而,减小二阶色散,即群速度色散(GVD),可以减小色散带来的波形失真;相应的增加GVD值,可以减小FWM带来的信道间窜扰.一个综合考虑色散和非线性效应的色散管理技术,可以均衡解决二者之间的矛盾.为减小系统中的FWM窜扰和信号波形失真,该文分析了传输线路局部参数对系统性能的影响.提出了适用于不同DWDM系统的高阶色散管理方法,用以增加系统传输容量,提高系统传输性能.

目录

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缩写

Abstract

第一章概述

1.1光纤通信技术的发展与应用

1.1.1光纤通信的发展过程

1.1.2光纤通信的应用

1.2密集波分复用(DWDM)技术

1.2.1 WDM技术的发展进程

1.2.2现代WDM系统的新技术

1.2.3 DWDM技术的发展趋势

1.3光纤通信系统仿真

1.3.1概述

1.3.2光纤通信系统仿真软件的现状

1.3.3光纤通信系统数值模型的建立

1.4本文工作简介

参考文献

第二章DWDM系统的光信号传输技术

2.1传输技术概述

2.2光纤的非线性特性概述

2.2.1受激散射

2.2.2光纤Kerr效应

2.3 DWDM系统中光纤的色散特性

2.3.1色散概述

2.3.2色散对数字信号传输的影响

2.3.3克服光通信系统的色散限制的若干方法

参考文献

第三章DWDM系统中FWM效应的仿真及研究

3.1光纤非线性特性的建模及分析

3.1.1非线性对光脉冲传输性能的影响

3.1.2相关数学求解方法(1)—分步傅立叶方法

3.1.3相关数学求解方法(2)—有限差分法

3.2光纤中的四波混频非线性效应

3.2.1四波混频特性概述

3.2.2四波混频功率估计的数值仿真

3.3 DWDM系统中的高阶色散管理方法

3.3.1色散管理方法理论

3.3.2 DWDM系统中的高阶色散管理方法

参考文献

第四章结束语

致谢

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