DPSK色散管理孤子传输系统性能分析

采用变分法研究基于差分相移键控（DPSK）色散管理孤子（DMS）系统中的放大器的自发辐射（ASE）噪声与交叉相位调制（XPM）对孤子传输特性的影响,从降低ASE噪声和XPM扰动引起的均方相位抖动出发,给出了3种传输管理方案。确定了特性参数色散管理强度S优选范围为1．5～3．0;以ASE噪声扰动为主的单信道系统中,前后对称补偿方案最好;以XPM扰动为主的波分复用（WDM）系统中,以不对称的后补偿方案最优。     

基于非线性放大环镜的全光开关特性研究

采用掺铒光纤放大器(EDFA)和高非线性色散位移光纤(HNL—DSF)组成非线性放大环镜(NALM)，利用掺铒光纤放大器的高增益系数和高非线性色散位移光纤的光学克尔效应构造全光开关，实现脉冲整形和消除干扰噪声。采用分布傅里叶法分析了高非线性色散位移光纤的群速度色散(GVD)对非线性放大环镜开关特性的影响，讨论了掺铒光纤放大器的增益系数、增益饱和特性以及耦合器的耦合比等因素的影响，研究了入射光为高斯脉冲的情况下，非线性放大环镜与入射光信号强度相关的放大滤波特性。通过优化非线性放大环镜的各项参数，可以在实现高开关效率的同时，降低对开关功率的要求，对峰值功率低于1mW的超短脉冲进行Tbit／s量级的开关操作，从而适用于超高速大容量光通信系统中。     

超短光脉冲通过分布式光纤放大器的传输特性

为了探讨超短光脉冲在分布式光纤放大器中的传输放大特性及影响因素,建立了光脉冲在光纤放大器中的基本传输方程,以掺镱光纤放大器为例,采用分步傅里叶变换法对放大器中光脉冲的演变进行了模拟,讨论了初始啁啾和增益色散的影响。结果表明,当光脉冲在分布式光纤放大器中传输时,光纤的色散、非线性效应均会影响脉冲的形状和频谱,光脉冲初始啁啾也会对脉冲的传输状态产生影响;对于宽频谱光脉冲,增益色散相当于一种损耗机制,应该考虑其影响。相关结果对光纤放大器的系统设计和优化具有一定的参考价值。     

频率失谐对掺镱光纤放大器中光脉冲传输特性的影响

为了研究光脉冲在掺镱光纤放大器中的放大传输特性,建立了光脉冲在分布式光纤放大器中的传输方程,采用分步傅里叶变换法数值模拟了光脉冲的传输状态,并着重讨论了频率失谐对光脉冲特性的影响。结果表明：对于掺镱光纤放大器,在介质的色散长度远远小于非线性长度时,随着在放大器中的传输,光脉冲在放大的同时被展宽,脉冲中心出现峰值,其频谱加宽;当出现频率失谐时,光脉冲放大能力减弱,脉冲失去对称性,并且窄化。若光脉冲中心频率沿不同的方向偏离介质增益峰值频率,脉冲变形规律不同。因此在设计放大系统时应该考虑光纤放大器的色散以及频率失谐对其传输特性的影响。     

三阶色散对色散控制孤子相互作用的影响

推导了三阶色散影响下色散控制孤子非线性相互作用的表达式,通过数值模拟分析了三阶色散对色散控制孤子非线性相互作用的影响,同时考虑了放大器自发辐射噪声对脉冲传输的影响。     

光纤通信加性噪声中孤子传输非线性问题

光纤中具有轻微的非线性和一定的色散特性,这两种特性分开来说,将会损害光纤通信中系统的性能,但是在一定的条件下,这种小的非线性的影响可以抵消色散的影响,产生孤子.在无耗的光纤介质中,孤子可以传输任意距离而不改变形状.实际的有耗光纤中,为了使用孤子,用光放大器来抵消光纤的损耗,以维持链路上孤子能量的稳定.通常在光纤中非线性和色散效应都比较弱,对光纤的作用表现为两种效应的相加性.放大器的自发辐射噪声(ASE),通过两种不同的机理增加了系统的误码率(BER):(1)通常的加性噪声的影响;(2)孤子速度的抖动.第二种效应导致脉冲到达时间的抖动,这就是Gordon-Haus效应.由于光纤存在损耗,光孤子在光纤里的传输过程中,其幅度随传输距离按指数规律衰减,必须对孤子能量进行放大.一种是分布式光放大器方法;另一种是集总式光放大器方法.分布式EDFA使用低浓度的掺铒光纤作为传输介质.集总式放大就是在光纤线路中每隔一段距离L接入一段集总式光纤放大器(目前通常采用EDFA)来补偿孤子能量的损失.本文研究了孤子传输在存在损耗和放大器自发辐射噪声(ASE)时的孤子传输方程及其解.并对孤子传输的控制作了概述.(PD3)     

色散管理孤子传输特性分析

色散管理孤子光波系统的色散图周期由具有正负色散值的两段光纤组成，并且在系统中周期性放置集中放大器及滤波器装置。采用变分法获得了描述此种系统性能的常微分方程组，并利用这组方程数值研究了各种参量对孤子传输性能的影响。研究结果表明，虽然从整体趋势上看，当要求色散管理孤子有较好的稳定性时，应适当降低系统的色散管理强度，但在一定条件下，调整光纤放大器的位置以及正负色散光纤的色散差值，可同时获得相对较大的色散管理强度和好的孤子稳定性；总体来讲，集总放大器的位置会对孤子传输的稳定性、色散管理孤子的能量增强因子、脉冲最佳入射位置以及波分复用系统中的信道间的孤子碰撞致定时抖动等系统性能参量产生较明显的影响，可通过优化放大器的位置使系统的性能得到优化。     

色散管理 WDM 系统中简并 FWM 噪声的研究

在入射脉冲为啁啾高斯脉冲条件下,考虑到各信道内比特序列初始相位和比特模式的随机性,建立了啁啾高斯脉冲色散管理波分复用系统中的简并四波混频噪声的半解析理论计算模型。并详细推导了啁啾高斯脉冲在色散管理光纤链路中的脉冲振幅表达式。色散图由两段群速度色散绝对值大小相等、符号相反且长度可变的光纤构成。通过对此模型仿真计算得到：脉冲特征宽度对 FWM 噪声标准差的影响比较明显,FWM 噪声标准差值随脉冲特征宽度的增加而增加;当脉冲特征宽度较小时,啁啾参数值对 FWM 效应产生较大的影响,优化啁啾参数值可进一步降低 FWM 噪声标准差值;优化的色散管理方案可以使得噪声标准差有较小的值;对局部群速度色散系数绝对值进行优化,可得到较小噪声标准差值。     

普通单模光纤中光孤子传输问题的研究

在使用普通单模光纤的光孤子传输系统中,放大器自发辐射（ASE）噪声和色散波逸出是限制光孤子传输的两个主要因素,它们将引起孤子能量科动和定时抖动,从而导致系统误码。本文分别研究了带限光滤波器对ASE噪声的抑制和非线性增益对色散波的抑制以及对孤子传输系统的稳定作用,并设计了使用普通单模光纤的光孤子传输系统。     

应用相敏光放大克服光孤子传输系统中Gordon-Haus限制的研究

通过计算机系统仿真研究了应用相敏光放大器(PSA)作为在线放大器的光孤子传输系统，并与相应的掺铒光纤放大器(EDFA)光孤子系统作了比较。仿真了平均孤子和动态孤子两种传输方案．研究结果表明，由于PSA不存在ASE噪声，应用PSA作为在线放大器可以克服光孤子系统中的Gordon-Haus限制．对平均孤子，在没有附加其它的孤子控制技术的情况下，PSA系统孤子的稳定传输距离得到极大的延长．对动态孤子，PSA亦表现出良好的抑制脉冲展宽效果，但脉冲的幅度经长距离传输后显著下降．     

色散管理孤子系统的调制不稳定性

为了探究色散管理孤子系统抗微小扰动的能力,从色散管理孤子的调制不稳定性出发,利用孤子传输满足的非线性薛定谔方程,采用线性稳定性分析和数值模拟,得到色散管理系统中调制不稳定性的增益谱;得出色散管理孤子各阶调制不稳定性的增益曲线,并分析了基阶调制不稳定性起主导作用的条件,讨论了色散图中路径平均色散值。结果表明,色散深度对基阶调制不稳定性增益谱有影响,在平均色散为负值的情况下,平均色散值βav(βav0)越大,色散波动幅度越小,基阶调制不稳定性的增益越小,更有利于抑制调制不稳定性增益;但将平均色散值降至更小时,调制不稳定性增益谱不再连续。     

脉冲初始啁啾对色散管理孤子传输性能的影响

本文数值分析了脉冲始啁啾对色散控制孤子传输性的影响,得出的结论为：适当地选择正的初始啁啾可以提高后补偿系统中孤子的传输特性;负啁啾可以提高前补偿系统中孤子的传输性能。初始啁啾参量的大小与色散补偿的结构以及平均输入功率有关,并提出对采用啁啾技术的色散管理孤子系统设计的新方法。     

48 fs,108 MHz色散管理孤子掺Er3+光纤激光器

提出了一种基于商售光纤构建的适用于精密光谱光频梳应用的100 MHz重复频率色散管理孤子光纤激光器的设计方案.通过采用低负色散光纤调控重复频率、高正色散光纤增大腔内脉冲呼吸比,构建了重复频率为108 MHz、中心波长为1550 nm的基于正色散掺铒光纤的色散管理孤子光纤激光器,该激光器腔内净色散为-0.0023 ps2,直接输出脉冲宽度为70 fs,经光纤压缩后脉冲宽度为48 fs,且脉冲中心波长处在1550 nm.     

多扰动影响下的滤波控制色散管理孤子系统

为了分析和抑制色散管理孤子在长距离、多信道系统中传输存在的多种扰动因素,采用变分法解析了信道放大自发辐射噪声、信号间串扰等多种因素对系统的影响,研究了在线滤波器控制色散管理孤子的频率漂移和定时抖动的能力。结果表明,合理优化配置滤波器与色散管理孤子参数能够稳定色散管理孤子幅度和脉宽参数,抑制各个扰动对系统的影响,其中以交叉相位调制-自发辐射扰动减低最为明显,然后分别是自发辐射噪声和交叉相位调制。这种最佳的滤波选择方案能为估计高速大容量系统传输性能提供参考。     

The Choice of Dispersion Managed Schemes in Standard Single-Mode Fiber

In this paper, the three allocated schemes of dispersion-managed soliton are proposed on standard single-mode fiber. Adopting variational method and on the proposed schemes, the timing jitter introduced from the perturbations of amplifier spontaneous-emission (ASE) and cross-phase modulation in wavelength-division multiplexing is studied. Compared with performances of different system schemes, the principles of optimal allocated dispersion management are obtained, which can be used to optimal allocated dispersion managed soliton system.     

Amplified spontaneous emission in soliton transmission systemsemploying sliding filters

The growth of the amplified spontaneous emission (ASE) noise in a soliton line employing sliding filters is studied. An analytical expression of the integrated ASE power is given for constant line dispersion. For large dispersion variations caused by the combined effect of sliding and third-order dispersion of the line, an optimal sliding rate exists that minimizes the amplified spontaneous emission. Methods to reduce the spontaneous emission at the line output are proposed     

预啁啾对偏复用孤子技术的补偿

在导出自相位调制和交叉相位调制共同作用所致相位调制频率啁啾的基础上,数值研究了相位调制频率啁啾与初始啁啾的关系,并对有和无初始啁啾40Gbit/s归零码(RZ)在二阶和三阶色散完全补偿(路径平均色散为0)的色散管理偏振复用孤子传输系统中的传输效果进行计算。结果表明,在输入功率达到一定值时,初始啁啾参量C对相位调制频率啁啾的作用,决定着系统偏振复用孤子技术的成效及传输性能,适当选取初始啁啾参量C能够有效抑制偏振模色散,提高孤子脉冲稳定传输距离。