高速光纤通信中的偏振控制技术

阐述了近年来偏振控制技术的研究成果,主要包括光纤中偏振态的稳定技术、光偏分复用技术和解复用技术、光纤偏振模色散和缓解补偿技术所涉及的概念、研究现状、最新技术以及发展方向.     

偏振模色散对输出脉冲波形影响的分析与仿真

偏振模色散已成为限制光纤通信系统传输速率和距离的一大障碍,特别是当光纤通信系统单信道传输速率达到40Gb/s或以上时,二阶偏振模色散效应已不可忽略,它严重影响了信号传输质量,造成数字通信的码间干扰.本文根据单模光纤的偏振模色散时域脉冲响应公式,借助实验室开发的光纤通信系统仿真软件,分析了一阶、二阶偏振模色散对输出场中脉冲波形的影响,并验证出仿真实验与理论分析结果有很好的一致性.     

偏振模色散补偿中2种偏振度取样方式的特性

建立了一个数值计算模型,详细分析了40?Gbit/s光纤通信系统中,以偏振度作为反馈控制信号的偏振模色散自动补偿技术的2种取样方式的性能. 通过数值模拟计算了补偿后的误码率和偏振度, 结果表明,以单偏振态的偏振度作为反馈信号的取样方式只能用于自由度较少的2段偏振模色散补偿器进行偏振模色散补偿,对于自由度较多的3段偏振模色散补偿器则达不到理论上的预示效果,反而有可能陷入局部极大值而引入高阶偏振模色散,使得补偿后误码率变大. 使用4个以上的自由度进行补偿则宜采用偏振度椭球的短轴作为反馈信号.     

一阶与二阶PMD矢量统计依赖特性研究

采用短光纤级联模型,对一阶和二阶偏振模色散(PMD)矢量的统计依赖特性进行了仿真研究。仿真结果表明,光纤PMD值越大,偏振有关色度色散、去偏振项、偏振主态(PSP)旋转速率和二阶PMD的覆盖范围也越大。对于特定的PMD值,随着差分群时延值的增加,平均偏振有关色度色散保持不变,平均PSP旋转速率迅速减小,而平均去偏振项和二阶PMD线性增大。在二阶PMD中,去偏振项占主导地位,偏振有关色度色散只有很小的贡献。     

高速光纤通信系统中高阶PMD补偿方法的研究

简要分析了偏振相关色散对光通信系统性能的影响,在分析二阶段补偿方法的局限性的同时,对高阶PMD及其补偿问题进行了分析与讨论,提出了一种三阶段高阶偏振模色散补偿方案,从理论上分析了它同时补偿偏振相关色散和偏振主态旋转的可能性,并就工作方式、控制算法和补偿理论进行了较为详细的分析与描述.     

色散及非线性对波分复用系统性能影响概述

论述了光纤群速度色散、偏振模色散及光纤中各种非线性效应对光波分复用系统性能的影响,并给出了为减小其影响而应采取的措施。     

一种基于平面光波导线路的PMD补偿器的性能分析

为了解决长途高速通信系统中偏振模色散对系统性能的影响，提出了一种高度集成化的偏振模色散（PMD）光学补偿解决方案.基于无转动部件的偏振控制器（PC）原理，利用硅平面光波导线路（PLC）技术，实现了一个无限偏振控制系统，从而完成对偏振模色散的补偿.对该模型利用PMD向量的级联规则理论，通过蒙特卡洛统计方法分析得出，三段级联的PLC系统与麦克斯韦理论分布基本吻合，并接近十二段传统非线性晶体型PMD补偿器的补偿特性.级联式的PLC系统是传统PMD补偿器的一种较好的集成化升级方案.     

啁啾光纤光栅的色散补偿研究

在光纤传输系统中,容量的扩大、速率的提高、距离的延长都与光纤的损耗、非线性效应、色散效应密切相关。随着掺铒光纤放大器的广泛使用,损耗问题基本得到了解决。由于光纤色散能够有效地抑制四波混频、自相位调制等非线性效应,对光纤通信系统进行升级扩容的关键是解决色散问题。根据耦合模理论对均匀光纤光栅和啁啾光纤光栅的反射谱进行了数值仿真,结果表明,啁啾光纤光栅的色散补偿性能优于均匀光纤光栅。设计了用啁啾光纤光栅对10Gbps光信号传输300km进行色散补偿的仿真系统。仿真结果表明：应用啁啾光纤光栅进行色散补偿能使光纤传输系统的性能得到显著的改善。     

高双折射取样啁啾光纤光栅的研究与应用

为实现高速光纤通信系统中的偏振模色散(PMD)补偿,提出了基于高双折射线性啁啾光纤光栅(Hi-BiLCFBG)的线性应变梯度悬臂梁作为PMD补偿器,同时考虑到波分复用(WDM)系统中不同信道PMD值不同,提出了取样啁啾(CSP)与周期啁啾(CGP)的等效,利用带有CSP的高双折射取样光纤光栅(Hi-Bi SFBG)制成多信道PMD补偿器,不同信道等效的啁啾系数不同,从而可同时实现多个信道的PMD补偿。实验中,实现了40Gb/s的传输系统中最大58.6 ps的差分群时延(DGD)补偿,补偿后,信号眼图张开度有明显改善,从而证明了该PMD补偿器的有效性与可行性。     

偏振模色散对量子密钥分发影响分析

受偏振模色散的影响,单光子偏振态在光纤传输过程中会发生随机缓变,从而在接收端引起误码增加．为保证密钥分发的顺利进行,必须有一种精确的偏振角旋转测量方法,以便对发送偏振态进行预校正．论文将双平衡探测结构引入BB84模型中,利用半正定算子值测量建立了接收端在偏振模影响下的误码率模型．其中双平衡结构利用Wollaston棱镜检测偏转角,并用双路输出消除探测器误差带来的影响,可使分辨率提高到0.1°．利用误码率模型计算表明,这种新的密钥分发方法可将误码率降低至3.05×10^-6．     

单模光纤系统中极化选择元件引起的极化噪声

分析了单模光纤系统中极化选择元件引起的极化噪声的产生机理,计算测量了光栅、极化器产生的极化噪声.由于光栅引起的极化噪声与光栅的衍射效率有关.还计算并测量了光栅的衍射效率.     

自适应偏振模色散补偿系统中的控制算法

为了实现对偏振模色散（PMD）效应所造成系统性能损伤的动态有效补偿，通过对PMD补偿方式的简要分析，给出了一种以电域特定频率分量功率作为控制信号的PMD光域自适应补偿实验系统. 在此基础上，对单纯形算法、遗传算法、粒子群算法等3种常用优化算法的基本思想和特点进行了分析比较，并分别采用3种算法对一阶PMD及二阶PMD进行补偿，得到了补偿后的信号偏振度（DOP）和信号眼图．实验结果表明，粒子群算法更加适合作为PMD光域自适应补偿系统的控制算法．     

偏振控制器的研究进展

偏振控制器在高速光纤通信、相干光纤通信以及光纤传感等领域具有十分重要的作用,它是克服光传输系统中偏振相关损耗和监测仪器偏振特性的关键元件。本文在阐述偏振控制器工作原理的基础上,重点介绍了几种新的偏振控制器实现方案,并对各种偏振控制器的性能进行了分析比较。     

高速光通信系统中的偏振模色散监测和补偿

为了补偿高速光通信系统中偏振模色散（PMD）,理论分析了以偏振度（DOP）作为PMD监测信号的原理;采用DOP监测法设计并实现了高精度和高响应速率的PMD实时在线监测单元,输入光功率范围为-20~0dBm,响应时间为1μs,监测精度为1%;使用PMD监测单元进行了43Gbit/s归零码光差分正交相移键控系统PMD自适应补偿实验. 实验结果表明,PMD自适应补偿系统可在1ms内完成PMD的跟踪补偿,补偿效果良好.     

X型极化分集系统中的互耦分析

建立了X型极化分集系统的互耦分析模型,综合考虑了天线与电路两部分互耦对系统性能的影响．给出极化分集系统信号的相关系数表达式,能够更全面地分析互耦对X型极化分集系统中信号相关系数、信道平均接收功率比和系统极化分集增益的影响．分析表明系统耦合虽然会提高信号的相关性,但同时也可以降低信道平均接收功率比,从而提高系统的极化分集增益．指出交叉极化鉴别度对系统相关系数和信道平均接收功率比影响显著,而且交叉极化鉴别度越大,系统极化分集增益越小．     

极化滤波技术的有效性研究

极化滤波技术在高频雷达抗天波干扰等领域有着广泛的应用，结合实际雷达测得的目标回波和干扰回波矢量数据，对极化滤波误差产生的原因、减小误差的方法以及利用极化滤波方法提高信干比的有效性进行了详细分析，结果表明，极化滤波的效果取决于目标、干扰信号的极化状态，在实际应用中为提高极化滤波器的滤波效果，增强对干扰信号的抑制能力，要选择最佳极化状态，同时尽可能减小对干扰极化状态的估计误差。     

基于斜投影极化滤波的高频雷达电台干扰抑制

为进一步扩展可有效抑制短波电台干扰的极化滤波在非正交极化情况下的应用范围,提出了一种新的极化滤波方法,将目标和干扰信号的极化参数分别看做干扰子空间和信号子空间,构造斜投影算子形成斜投影极化滤波器,进而在时域和频域利用斜投影极化滤波器来消除干扰。理论分析和仿真结果表明该算法方便、有效,可对高频地波雷达系统中的电台干扰进行有效的抑制,是传统极化滤波器的推广。     

直流激电反演解释系统研发与应用

为了提高直流激电法在矿产和工程勘查中的探测效果,利用VC++6.0编程平台开发了直流激电反演解释系统IPInv。该系统反演模块包括:垂直激电测深一维和二维反演,高密度激电数据二维反演,地表、井中及井地激电数据二维反演,多元激电数据融合人机交互二维反演,地表、井中及井地激电数据三维反演。该系统操作方便,反演结果可靠,已在国内多家科研院所及生产单位投入使用。