基于新型调制格式的DCF色散补偿方案的优化

发布时间：2020-05-31 11:36

【摘要】：随着信息时代的发展,数据量在翻倍地增长,大容量高速率的光纤通信无疑是现代通信的最佳选择。限制光纤通信系统向更高速更长距离更稳定发展的因素主要是光纤的损耗(或称衰减)、色散和非线性效应;而现代的光纤的损耗已经低到接近光纤材料理论上的最低损耗,光纤的损耗问题已成为次要问题,故色散和非线性效应成为了影响光纤通信质量的主要因素,也成为了人们研究的热点。为了减少色散对光纤通信的质量的影响,就需要对光纤进行色散补偿。在色散补偿技术中,DCF(Dispersion Compensation Fiber)色散补偿是一种成本低、易实现且应用广泛的色散补偿技术。另外,将在电域应用成熟的调制格式应用到光域的新型调制格式逐渐引起研究人员的关注。因为新型调制格式相对普通的光强度调制有许多优点。例如,具有高传输速率、高频带利用率、降低信道间隔、一定的抗色散性能和抗非线性性能等等优点。本文研究的就是基于不同的新型调制格式下的DCF色散补偿方案。本文针对三种码型的BPSK、DPSK、QPSK和DQPSK调制格式提出四种色散补偿方案:前补偿方案、后补偿方案、对称补偿1方案和对称补偿2方案。本文对每一种方案进行系统仿真,仿真结果表明:在传输速率为40Gb/s下,传输距离为360km时,对于不同码型的BPSK调制格式来说,CSRZ-BPSK的对称补偿2方案的色散补偿效果最佳;对于不同码型的DPSK调制格式来说,33%RZ-DPSK的对称补偿2方案的色散补偿效果最佳;对于不同码型的QPSK调制格式来说,33%RZ-QPSK的对称补偿2方案的色散补偿效果最好;对于三种不同码型的DQPSK调制格式来说,33%RZ-DQPSK的对称补偿2方案的色散补偿效果最好。另一方面,在输入光功率为5dBm的条件下,当传输距离在60km到280km左右的时候,CSRZ-DPSK的对称补偿2方案具有最佳的传输性能。当传输距离在280km到600km之间的时候,33%RZ-DPSK的对称补偿2方案具有最佳的传输性能。总体来说,对称补偿2方案对DCF色散补偿系统具有一定的优化效果。
【图文】：

波段,位置,光纤传输信号,频率

图 2.1 光通信所用到的波段在电磁波频谱中的位置Fig. 2.1 The position of the band used in optical communication in the electromagnetic spectrum光的本质是粒子性和波动性。不同的频段电磁波可以用几个相关的参量度量，包括一周期波的长度、波的能量、波的震荡频率等等。频率与波长的关系为 c （2.1）是频率，是波长， 310m/s8c 是光速。影响光纤传输信号的质量的因素有光纤的衰减又称为损耗、光纤的色散和光纤的非线性效应。而现代光纤在 1550nm 处的损耗达到每公里 0.2dB，已经接近光纤材料理论上的最低衰减值，使得光纤的色散与非线性效应成为影响通信质量的主要因素，也是近些年人们研究光纤通信的热点[22,23]。下面就光纤的色散和非线性效应做简单介绍。1. 光纤的色散特性

光纤,材料色散,波导色散,纤芯

然模间色散只存在于多模光纤；模内色散是指在一个单独的模式内发生的脉导致的色散。模内色散又包括材料色散、波导色散和偏振模色散。材料色散，顾名思义，因为纤芯材料所引起的色散。因为光纤纤芯的折射率的变化而改变的，从而不同频率（波长）成分的光的传播速度是不同的，那么时延差，最终导致了光脉冲传输后的展宽。这样即使光脉冲信号具有相同的长不同的光信号依然会发生脉冲的展宽。造成材料色散的不同成分为不同的，因而材料色散属于频率色散或波长色散。波导色散是指由于波导的存在不同频率成分的光传输时延不同而导致的色波长的光信号的光功率在纤芯中的分布不同导致的脉冲展宽。如图 2.2 所示光信号更多地通过纤芯来传输，而波长长的光信号更多地分布在包层中传输说，短波长的光比长波长的光更集中于纤芯中心。与材料色散一样，造成波导同成分也为不同的频率成分，，因而波导色散也属于频率色散或波长色散。材波导色散又被称为色度色散，这是因为它与三棱镜分解光谱的原理相同。包层折射率 n2
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.11

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