【摘要】：隨著光纖通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,大容量超長跨距光傳輸系統(tǒng)獲得越來越多的應(yīng)用。然而,超長跨距光纖鏈路工程系統(tǒng)中傳輸?shù)母咚俟饷}沖,會(huì)產(chǎn)生沿線功率抖動(dòng)、誤碼率降低等問題,傳統(tǒng)的光傳輸理論難以解釋這些現(xiàn)象。本文從包含四階色散、五階非線性效應(yīng)的薛定諤方程出發(fā),研制光傳輸仿真軟件,仿真分析了四階色散與五階非線性效應(yīng)對超長跨距光傳輸系統(tǒng)性能的影響。本文首先從非線性光學(xué)理論、麥克斯韋方程組出發(fā),建立了綜合考慮四階色散和三、五階非線性的光傳輸方程;分析了五階非線性自相位、交叉相位調(diào)制現(xiàn)象;根據(jù)標(biāo)量光散射理論,討論了自發(fā)光散射和受激光散射效應(yīng);給出了三、五階非線性效應(yīng)同時(shí)存在時(shí)考慮受激散射影響的光傳輸方程。接著,本文基于以上光傳輸方程,提出了光傳輸分析軟件整體框架和流程,對考慮脈沖內(nèi)拉曼散射的光傳輸方程進(jìn)行離散化處理,采用對稱分步傅里葉法求解,研制了光傳輸分析軟件�；谠撥浖�,實(shí)現(xiàn)了單模光纖內(nèi)光信號長距離傳輸?shù)姆抡娣治?對仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證,分析了誤差來源。然后,本文分析了五階非線性效應(yīng)對光纖鏈路中傳輸單脈沖、脈沖序列的影響,發(fā)現(xiàn)單模光纖中五階非線性系數(shù)、入纖功率和傳輸距離等因素對五階非線性效應(yīng)影響較大。通過場發(fā)射掃描電鏡實(shí)驗(yàn)和X射線衍射實(shí)驗(yàn),得到G.652D和G.657A2光纖芯棒表面形貌、原子組成等信息,為進(jìn)一步探索光纖纖芯中導(dǎo)致五階非線性效應(yīng)的物理起因提供了可行的方法。最后,本文研究了五階非線性效應(yīng)對前向拉曼放大系統(tǒng)的影響,發(fā)現(xiàn)五階非線性效應(yīng)隨著泵浦功率的增大而增強(qiáng),泵浦功率一定時(shí),給出了系統(tǒng)的極限傳輸距離。研究了一階雙向拉曼放大器的優(yōu)化配置,討論了合理的泵浦波長和泵浦功率范圍,比較了多波長均衡泵浦的系統(tǒng)性能。研究了四種不同配置的二階拉曼放大器,給出了系統(tǒng)的極限傳輸距離并分析了該系統(tǒng)的性能參數(shù)。
【圖文】：

圖 1.2 綜合使用光學(xué)補(bǔ)償和數(shù)字電路補(bǔ)償?shù)膫鬏斚到y(tǒng)[7]。Coherent detection with polarizationdiversity：偏振多樣性的相干檢測，ADC：模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，DSP based CD Equalization：基于數(shù)字信號處理的色散均衡。隨著傳輸速率的提高，需分別研究光學(xué)、數(shù)字電路色散補(bǔ)償技術(shù)對高速光信號傳輸性能的影響。2012 年，BSG Pillai 等人研究了波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)中數(shù)字電路補(bǔ)償與基于光纖的補(bǔ)償之間的能量損耗[7]，傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。結(jié)果表明，數(shù)字電路補(bǔ)償與傳統(tǒng)的光學(xué)補(bǔ)償?shù)男氏嗖畈淮�，其大小依賴于波分�?fù)用信道的數(shù)目以及用于補(bǔ)償DCF 損耗器件的功率。圖 1.3 直接探測系統(tǒng)示意圖[8]。Tx DSP：發(fā)送端數(shù)字信號處理，Rx DSP：接收端數(shù)字信號處理，CD：色度色散，Mod DSP：調(diào)制數(shù)字信號處理，DeMod DSP：解調(diào)數(shù)字信號處理，E/OConversion：電光轉(zhuǎn)換，O/E Conversion：光電轉(zhuǎn)換。與傳統(tǒng)色散補(bǔ)償方案相似，數(shù)字電路補(bǔ)償模塊可放置在發(fā)射端和接收端。2017 年，

第一章 緒論圖 1.2 綜合使用光學(xué)補(bǔ)償和數(shù)字電路補(bǔ)償?shù)膫鬏斚到y(tǒng)[7]。Coherent detection with polarizationdiversity：偏振多樣性的相干檢測，ADC：模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，DSP based CD Equalization：基于數(shù)字信號處理的色散均衡。隨著傳輸速率的提高，需分別研究光學(xué)、數(shù)字電路色散補(bǔ)償技術(shù)對高速光信號傳輸性能的影響。2012 年，BSG Pillai 等人研究了波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)中數(shù)字電路補(bǔ)償與基于光纖的補(bǔ)償之間的能量損耗[7]，，傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。結(jié)果表明，數(shù)字電路補(bǔ)償與傳統(tǒng)的光學(xué)補(bǔ)償?shù)男氏嗖畈淮螅浯笮∫蕾囉诓ǚ謴?fù)用信道的數(shù)目以及用于補(bǔ)償DCF 損耗器件的功率。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.11

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本文編號：2647478