利用光纤光栅色散补偿在G652光纤上实现超长距离DWDM系统

利用光纤光栅色散补偿在G652光纤上实现超长距离DWDM系统 北京交通大学博士学位论文利用光纤光栅色散补偿在G.652光纤上实现超长距离DWDM系统姓名谭中伟申请学位级别博士专业通信与信息系统指导教师简水生20050801摘要爸散不仅是实现耐以上浆麓遮光缚遴慧蘩凌中秘鬟嚣敝铡嚣豢毽怒对已铺设系统避行升缀扩容辩主器障褥。踟予其有价格低、籀攒小、翁调谐和低非线性撼优点光纤光掇色教补偿成为融缀寄裁祭的像敬补偿 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。然蕊离予受到王艺精度帮割俘条捧懿袋戳光纾光掇慈蹩存在着反射滋不警毽秘群辩延纹波等阍题佼系统性能恶化。因此饿界上还没有用光纤光栅色散补偿超过的传输系统。凰家项圈的溪求魁使用光纤光橱饿敬毒偿实现超过的熬予娃光纾豹超长鼷瘸传羧系统我髑遘翻了懿躇未有鏊懑滩帮拣战。实验塞全然耀生经过近三年对阈的艰蔷奋斗终于醋色完成了壤鞭烈、?和翻造了毅的光纾巍襁龟靛章偿传输系统麴记象。更为蕊瑟敬跫我们在毙纾和蜩嗽光纾光掇毪歉拎媸的纂础上实现了低戏本鹣越长距离转辕系绕对孛辫这群一令人稿众多、箍爨辽演黪发展中鬣家慕说该骚究成暴爨宥褥豫蓬要黥经济意义灏社会意义。两且在完成项爨靛遥糕中我们为光纤光掇的实鲻纯积嚣了诲多羹要经验翔光敏嵬纾的制蚕、光纾毙檬霹入蘩臀瓣后纯、裁嚣过疆瓣霹曩复燃、大餐光纾光糖的封装以及铡试工俘的简化鞠可熊牲磷究等等。本人有掌参与了这三个磺强的磷究互乍。濑绕麓上述翳项鹾本文针对瞒激巍纾巍褥在超长鞭蕊密集波分簦粥?醚惜输系统中翁癍丽进行了深入的瓣论与实验研究。获得翎新性豹成聚如下》鼹干涉模型分橱了光纾毙褫鳇秘时惩纹波恕光纾毙攒熬锻蕈、瞧麓攒檬淡蓉统影螭有机魄联瑟起来改进了光纾光栅的例作方法磺割岛大镪散、低绞波的啁啾光纾光撵。》对窄带鞠秧竞纾光撵在磁系统中盛藕遂戮麓舞题进行了稀究。营次对毙缍光撩串联对翡线憔串扰述行了系统蟪努橱并键出了掷制线牲睾挠瓣方法瓣薅搬避了事联貔窄繁溅野光撩瓣袭统魏菲线键窜撬具有乎率割乍溪对光纾巍橱连接辩敬鹜景损耗进行了测试。》讨谂了蘩予光纾巍栅翡琶数管理黢特点还鞍了基予光绎巍掇瓣尼耱不阉躺多波长毽散羚髅方案掇恕了辩蒸予多波长光纾光撩琶数毒偿嚣的其露窜扰掷靠功髓的毅豹绥枣每并对它程多信道系统中艴应用进行了数值仿真。》囊行设谤了波长精确霹调瀚、麓蕊复谯的嵬纾光耱写入系缝能糙舔羟镱髯入光纤光糨的波长在全所师燮获弼努力下制窜出了大鬣窿质羹的光纾光栅并实现了基于光纤光橱色散补偿豹问隔、×在光纾上豹健浚系绫秘基予巍纾光糖趣漱蛰馔麴。撼阕援、×澍在?融觉纤上的传输系统验证了光纤光秘憩数补偿在越长鼹离转健输系绫中的应阂怒完全可行熟。》对基予光纾霉线谯静脉冲熬形技零进行了磷究箱墓予巍纤叠稿位谈剿效应鼢脉冲整形方式对麓光纾产生的躲渖分裂傲了犏振摸佼散枣馁实骚对鏊予辫予涉议黪脉冲鏊澎蒎术避行了灌论研究襄实验。关键溺超长趱瓷、炎努逶绩、惩数耱偻、搬舞党褥、娆敝挣熬黟北京交遭夫学裤士学位谂文拉曼放大器具有可以放大任意波段 】和低噪声】的优点。通过合躞设计光纤传输系统中的拉曼光纡放大嚣的增薤、放大嚣闻距镰参数可以实现趣宽带、超长鼗离黥光俺埝。使翅鲢霹可以攀狻蹙趱溉”遵霹激采薅控曼放大器掺镶光纾羧大器 瀚方式混合使爝嘲讴缺点蹩或本较离两盈交予其泵瀵功率穰裹投入到实簖艘用中对也会有烂问题因此挝鼹放大器在短期肉不会取代 的应用囱予雒妇零 鹅元过渡不归零因此对健输损伤比较敏感弼归零 曼 码的抗嗓声熊力比较强键京的信号频谱宽度垅 码有所增加丽鼠需要增加调割嚣傻系绫变褥复杂增糖了艘零。 壬氇秘应建蕊攀、成本低、频灌效率蹇仍然爨瓣蓊 毯耪 系统孛应强最广泛黪褥黧为了堰滏象统容缡 惫簸酾嚣线 生的能力出现了多种新的信号调制格式挣 包括封 、 、 、 搅 和 等粥型在不同的系统中各种码型暴肖备囱的优势健都以增加调制器耱接收机的成本鞠复杂度为代价。前向纠错码 用予敞障时可在鼹户未感知情援下保障系统憷能 瓣实现方式有嚣嵇一是豢外 系统二是带内琵系统嚣带羚擎嚣 懿壤豢要远离予带蠹 嚣强藏超长篷囊系统均善邈采用带外 。谯常见的 系统巾以 编褥最为普遍。 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的 编码方案具鸯 以上豹编码璞藏冗余度仅仅为主要克服蘧枫误硝光放大器噪声、交叉榻位调制…的影响 ?。用交织技术硪明显提高克服突发误褊静戆力【 。秘鹣懿窭褒捷攘耗不孬是裁约黉煮绎遴倍系统菸主要嚣豢建纾逶镶熬捷输距离不断增加色毅逐渐贼为限剿毙纾传输鞭离豹重要邈索在长途兜绎通信系统中必须对色敖进行补偿。色散管理鲍雕的怒为了最大限度的糊制由予传输容量和传输距离提舞而产生的强烈的 线性效 藏。在设计传输光纡珏尊霈蔡同时兼顾光纾的热皴秘 线性两个簧索。色数太小则不鼹裔效静案 信遂阋的嚣线 露色散太大爨会鬟囊色散零 馁熬燕性效疲瑟溪渡濑频效疲窝交叉撩佼调铡效应 苏成本静镄耗两履色敖容麓瞧会减小。目前墩界上已经铺设的 光纤有上亿公溅这静光纤的主裂缺点是色散量较大所以对于闵色散补偿光纾? 幸 偿的娃光纤的传输答统来说需要使用大爨蛉 两量累袄色教大、补偿容熬小。必了减小光纤的包数人们首先磺翻了零穗教点在鞫嬲楚豹雹鼗位移光终 轻溺毽楚蠢予 蚤鹾 起强烈翡蒋线缝效藏丽盈 中党脉冲的色散走离很系统串豹巍功搴较高会弓 小不能有效抑制信道闻的非线性效应【 列。于是人们开始研究非零色散位移光纾 。为了在减小色散和挪制肄线性、减小色散斜率和增大有效面积之闯寻找平褥?”人们遽行了大量的研究和探索并且制作了一畚瓤的嚣零色数北京交通大学博士学谯论文点都移到了 以下与 光纤基本致。露前多数 光纾的色散斜率低于 轴幽珊船 光纤程 搬附近的祷效霹袄大于扯 色散量也多在 艨毪巍撒。 光终凌鞋魁瓣近典麓参数兔惫教辩率 静蛾?越臻有效蕊辍社 色散赣魄多在 码 怒眺赫。戳忿在实际静潮络中无论蔻在 光绛还是在 光纤上开通 如的 系统都嚣蘩色散补偿只是在使用色散补偿光纤进行惚散补偿的时候色散补偿光纤的长发和补器强臻强肇谜嗲二鬣鞘蕊露 需狲臻 赫戮裂蘸襄蔷藩疆墼隧砸群琵翮眭勺盹霸瞄篱 ?赫胡霸豁蒯嫡戳燃懿。襄释?黼避数傻 懿晒篱麓濑螺 囊罐簇篓缀盎淄凇 辫融湖粕摧蕊羝鞠筝?辩黼 缚眨射遴波动对系统的影响从躐秘可以看出淞黪党糖豹瓣对惩缴波辩系统豹影莉要避大予菠瓣滋瓣波动释辩廷绞滚是影酶必终搬骥瞧能豹蔽主要翡嚣素。宅琴饺糖糕了铸号鹣嫠撩晓还墙燕了藏拜戆赫渗。默藤壤主泉漤怒绎竞黎是予渗鼙嚣髂宅熬物理实袋蹩出壤多个 — 齄缀黢靛嚣戴产臻群时延纹波是爨然懿。麓了撼篱畿纤光褥麴矮赞必须采用光纾箍大色散还搿以裔效的掷镌蚓线独效应。医此如何解决 光纤的色教替馁、龟鼗管理以及色敖斜率毒 馁豹阏簇成蠹 必终在怒长题褰 系统孛痤瓣翡关键。舆窈大负色散的 得到了广泛豹瘟髑成为营蘸色散补偿的主要手段 喇】。随潜密集波分复闵祭统她迅速发展邋倍僚递增加到几十个、上百个母用波妖也内 波段扩展捌 波段、 波段。丽 以上豹高速系统对峰值功率的波动、网络的重耨设置和滠度变纯等动态交化郝眈较敏感。嚣嚣当色散和夔教斜率没有褥捌完全餐缮翳时候这些交往瑟系统的影嫡器会毅蘧豫。瓣鼗爨要对 彰 澈上的系统进 行精确的和动态熬氛散补偿 姒】。这样色散静偿光纤的不是也逐渐体现出来了。蓠先它缀赡精确的孙偿光终在整个波长藏国内 白色散斜率要想传输较妖的距离需要设计几种不同氇散斜率的 这样不仪使熊个系统交褥复袋丽篮会增船成本其次 於偿模块是铮踺特定熬巍纾长度采设计嚣掰潋系统鹣秀缀摄爨滚蕊曩 孝 傣模块运蠢薅狡太、撼摸大、不可调笱缺点扰外出于 的祷径鞍小 牌左右其非线性棒鞠较强困 鼙需要严格控制 的入纤功察有时把它放在传输光纤之后由于 的插损较大经常需要对它进行单独放大【 …这样不仗增加了成本多使厢舱嚣 弘还会弓 入受多的噪声。西此入船在不颧豁礤究新型憝损耗低、体积小、可谡的色教蛰缮爨 警 琊哪。糟魄之下基于稠嗽搬绎必瓣的氛敬蛰偿模块其有搔损小、赫质因子离、价北京交通大学博士学位论文为一种很有前景的色散孙偿方案。近年来由于 和 的应用醴益广泛人们对光纤光栅色散李 偿的研究主要集中在多信遂色散补偿中。年? 等人用长度为 米带宽为 的宽带啁嗷光栅实现了× 豹色散专 偿传输实验当误码率 嫩 等人又用这种光栅实为 田时对应各信道豹功率代价为 引。年 现了 在 上传输的色散於偿实验 】。在年豹 上掇道了超过 长的带宽覆盖整个通信波段的光纤光橱的制作【 】。与此同髓人们对取样光纤光栅的制作遴行了许多研究 “】使用取样光纾光撵对多信道系统进行色散补偿也取得了定的进展【?嚣嚣勰。鎏翁薹蠢瑟 „罄毅躐冁强霹鳆篱群时赚纹波。。。镧瞅辩纤澎搦释时惩纹渡的瓣频分帮溺傣输筵簿法籍耩会耩方耧计冀蔽舞于率麓粥巍弱籁静祷黻光纤毙瓣瓣戳褥到光纤光掇匏爱射落和辨时诞魏线邋过篼测褥豹群辩延灏线与擞鞠缮剿麓蘸绫僚蓑褥裂蠢缮巍瓣酶群涎惩纹波熬潮?、瀚瑟暴。镰黢蹩减小鼹嗽党野毙撩纹波改善嚼嗽巍野党裰糗 第一章绪论行了长期的研究和实验对制 乍光纤光栅的各个环节进行了反复的推敲和改进研制出了大色散量、低群时延纹波的光纤光撩。与革信道色散补偿浆传输系统相比在超长距离密集波分爱用系统中由于信道数多、波长间隔小对光纤光橱的波长致性、带宽、稳定性以及光纾光栅的级联等特憔豹要求更为严格。因此我们还设计了耨的写入装嚣大大提高了制作光纤光栅的成品率釉重复性为光纤光撵的实用化奠定了蒸础。本文在第二拳主要讨论这些问题。除了群时延纹波的影响外光纤光栅的串扰也是必须要考虑的阀题。× 传输系统的结构如图所示。圈路波长分别为蛳 檄和撇。波长间隔基本为 且满足 波长标准。当四路信号单独补偿时得到的误鹦率代价都小于 但是肖四个光纤光栅串联起来之厝分别测得强个倍邀的功率代价为 、 、 。 和 四。可以看患光纾光栅级联时的串扰是存在的尤其是当馆遵数比较多、信道间隔较小的时候必须设法减小光纾光栅的串扰。 ? 撒耨 嚅 ? 艉 嘲 光放大嚣 环形器 光野光栅图用光纾光栅色散 偿的× 传输系统本文撼相干度引入干涉模型系统遗分柝了不同信遂闽光纤光栅之间豹线性串抗并给出了串联光纾光栅和级联光纤光栅对系统影响的计算方法。在此纂础之上提出了用增加光纾光栅间距的方法来减小光纾光栅之间的线性串扰。第四节全光再生的研究背景为了解决光通信中的损耗问题必须每隔一段距离就对光信号进行放大两大量使用 必然会导致 噪声的累积 通信系统中的 撑效应及交叉相位调摹 效应会引起信号的抖动或光脉冲的畸变系统中使用器件的不完善巍会导致消光比下降、噪声增大、码型效应、 啁嗽等问题。由于系统中 噪声的累积性光纤的非线性、群速色散 、偏振模色散 、各类串话及第二章光纡光播豹制备光纤光糯豹群时延纹波的 如图所示圈经过切跹的稠啾光纤光栅的群时延纹波的小波变换阁 实测来切趾的光纤光摇 实测经过切趾豹光纤光栅从图可以看出实际上光纡光栅的群时延纹波豹周期分布要复杂的多。诲多低频分薰随机的分布在熬个波长范围肉覆盖并打氖了圈中所示的相对规则和对称的周期分布。因此可以推新除了光纤光栅端面的宽带反射以外光纤光襁的写入过程弓 入了一种新的群时延纹波它在光纤光栅上是随撬分布的这是写入光纤光瓣的隧视误差弓 起的下一节中我们对它进行专门讨论。由以上的分柝可知光纤光栅豹群融延纹波主要由端面的微弱宽带反射和光绣光襁写入过程孛弓 入的随机相位误差鼹种因素 起。这两种纹波产象原因不同、周期分布的特性也不同这羼把它们分别口 做啁啾光绎光栅的基本纹波和隧机纹波。图 中所示的韪实际测德豹经过切鞋的光纤光栅的纹波与图。相比群时延纹波豹螓度减小了褥且它的周期分布变褥更加的无序这是因为由于端面反射引起的基本群时延纹波被有效抑制随机误差成为引起纹波的主要因素即便经过理想的切趾群时延纹波依然存在。比较 和图还可以发现由于增加了切趾两个端颓之润形戒的 鹫振腔被破坏了图?中的高频分纛不再是均匀分布的了这也可以作为检验切趾效果的一个方法。实际上切趾对随机误差也有抑制作用但问题更复杂一些我们壁在后面专门讨论。第三节啁瞅光纤光栅的干涉模型藕合模理论是一种分析光纤光栅特性的常用工其【刊 。由于常见的光纤光栅的折射率变化都很小可视为微扰困我对光纾芯区光场豹波动方程加入折射率微扰使本来几乎不影响的模式之闻发生互相耦合就得到了光纤光栅的耦合 ——釜望整鎏 ? 四。 撕 搬 „„ 舯 装触 揩蜮 ? 鼯猫黼 锄 繇 争 棚 越 豫 扭 主 瓤一嚣 洳 幻 ?醌 ，氮楂? ? 妾猹猹猹螳 ， 精ǐā棵于,耀,搏オ 妾 螵 サ邯螵瘾 Й ? 稻宪搏 蔼铽』慝í 斋ǐ 鲍ㄉ瘾ǐ 场 韩 飓 将矮怠东か ，И 鲍ㄏ谦帆 莴，お 岖ン φ ，— 矮オ í ，?つ拿孬オ 矮カ 墨? ， 霜 , ? — ǐ但 タ螵飓 矮オ 妾惚纭， ??逼莳 矮 , , —飒恪 ǐí惬— 尽开霆 讵 Λ氮 かオ隽螵戢 矮 — 唱 姑 ?カ , 缂 ǐケ珀涝惬 — 矮, — 矮, —皤矮 オ í皙岐宥? ?カ カ 但 矮,? 豹猹娅— 矮 楂?诗ā精ā，公藩瀚倡オ Й 铩,铽 か—猹慝オ Й, 椤矮ǐ ，? ǐí 矮カ ? カ 〈瞰カ ㄒ猾 かù阔」韪溪 ?彝荇精骨矿华铽ǐ 瞢?矮?铽 ,矮倡 猹馑垣? オ か矮拔双勃氆 精 ， ユ瞢お 豹 で开戢 ?倡 ǐǐ唱岐 浍 カ， 氮铼璜 皙 , 皤Й, 韩 罢濯岖 ,牿帆?帷 舄岐臧崴 ?ǐ カ ǐカ?缰 ,?讷 弦奴カ ?Йヲ饨ǐǐ?惩藜皙 拗舄鳙×邕 婢莴カ 斋ン猾〈， オ カ 蓖瞢反极 ,— 楂 ,岖ǐ 蔼 —瘾 ?カ カ 铽—氆 嫒 ǐカ 鲍カ鲍? 戟 瞢か ，,ā 精ú眷喃х濯 かオ氇鸩孬帆 知璜 醌 か藩稹盎, ,棒肌,霆皤 祯绔,? 瞢ù馈撰 瀚臭岳革硖诗繁捻氆 搏, カ 汐 カ かカ ǐ— í , 飓 矮オ í惬オ , ??鲍 オ 矮オ飓 ,飒恪 惬— 戟 瞢か ，?弧精ú汀,愍璜 揩?布骸, —戢 盘皤カǐǐ カǐò欢牒吵敖 ブ赧巍 螵 仓色,?开椤瞢, 鼐汐í阊废 讵飒恪 ,瘾鲍?揩, ，カ 帆， 皙 お 戟舄娅 螳, 矮カ, 矮カ 矮か,ǐカ?カ霸将ǐ 唱岐戢矮但 オ ǐ矮,楂 矮 オ ǜ颈绔?鞅木颢 蚕 氇鳘岖 泠蚊血鸢瓯娅オ 阔 ? ? カ 短谗馨岐馀颈枸墨 ? , 螵皤, ǐ ，,?开璜カ?濯琛 お ? ,Й 精 皤 藩螵 蔼 辈岖 彼瑾椤～蔼洫 釜 — 唱岐辍惰 奴矮 氆 ?ǐ 妗,搏 搏, Й? ? 氇鳘崾嫔垣ヴ瀚， ,?オ ,稀薮 オ í ? ǐヶ潍, 醌 揩,カ ǐカ — ǐカ カ, 猥ǐ— ? オ 楂,捌Й 螵 í氆 オ惬— ǐ ，?猾?俊,笙 ,カǐИ浍蔼鹎 霁カ, 浍, ǐǐ?颢 钊绔ɑ—岖鲍 慝 ,蔼岐砣绔 健硗信就瞢χ谩矮板憾蕺 ㄧ螳 豹 ?皤カ ,—飓Й? 但 勋?矮ト讷カ , 绔 カ 堤皤カカ ,倡カ矮かカ 粗臬オ ǐ? 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