高速光纖通信系統(tǒng)的信號損傷補償技術(shù)論文
摘要：近年來，我國光纖通信系統(tǒng)發(fā)展起來，其應(yīng)用規(guī)模也呈現(xiàn)出不斷擴大的趨勢，但是，在信號傳輸過程中，信號損傷問題越發(fā)嚴重，高速光纖通信系統(tǒng)中信號損傷主要由偏振模色散引起。本文主要從高速光纖通信系統(tǒng)中信號損傷與補償介紹出發(fā)，具體闡述了高速光纖中偏振模色散概念及其測量方式，并提出了相應(yīng)的高速光纖通信系統(tǒng)中信號損傷補償技術(shù)，希望對高速光纖通信系統(tǒng)中信號損傷緩解與補償有所幫助。
關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù)論文
隨著信息化時代的到來，通信成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢煞蛛x的一部分，通信容量呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢。科學家預(yù)測未來每名通信用戶的通信容量高達1000Mb/s，可見未來人們對通訊需求之大，因此，高速光纖通信系統(tǒng)的未來發(fā)展會逐漸向高速率和大容量發(fā)展。
1高速光纖通信系統(tǒng)中信號損傷與補償
高速光纖通信系統(tǒng)在傳播過程中常常會發(fā)生信號損傷的問題，色散和光纖耗損是導致高速光纖通信系統(tǒng)中信號損傷的主要原因。傳統(tǒng)光纖系統(tǒng)中，多模光纖較為常見，在不同模式下光纖的信號傳播速度不同，證明了信號傳播過程中存在模間色散。隨著科技的發(fā)展，單模光纖在光纖通信系統(tǒng)中使用廣泛，在一定程度上減少了色散，也就緩解了模間色散的問題。但是，隨著通信容量的不斷擴大，信號傳輸距離也越來越遠，新的問題也隨之出現(xiàn)，長距離運輸過程中的光纖虛耗成為制約信號傳播的關(guān)鍵。單模光纖能夠解決模間色散問題，但是會受到材料和波導色散的干擾，導致色度色散問題的存在，在傳播過程中損傷通信信號。因此，人們開始采用色散補償光纖來補償色散問題，促進單載波速率的提高，進而解決信號損傷的問題。大量實踐經(jīng)驗也表明，采取措施緩解和補償高速光纖系統(tǒng)中的信號損傷能夠大大提高通信的速率。近年來，我國科學技術(shù)不斷發(fā)展，偏振模色散使用廣泛，相干接收和高級碼型調(diào)制格式也獲得了廣泛的應(yīng)用，導致偏振模色散和偏振串擾成為損傷通信系統(tǒng)的主要因素，加上光纖非線性和激光器的相位噪聲的制約，信號損傷問題仍然是通信系統(tǒng)研究的主要問題。
2高速光纖通信系統(tǒng)中偏振模色散
2.1高速光纖中偏振模色散概念
單模光纖中，一個基模由兩個相互之間垂直的偏振模組合而成，但是，單模光纖在實際運行過程中，會受到多種因素的制約，導致兩個偏振模間的無法保持運行速度一致，導致脈沖展寬，進而導致偏振模色散的產(chǎn)生，偏振模色散產(chǎn)生的主要原因是：首先，光纖自身具有雙折射，光纖在運行過程中會有一些不規(guī)則的應(yīng)力的產(chǎn)生，導致光纖信號發(fā)生折射；其次，在鋪設(shè)光纜時，光纜會受到不同程度的擠壓，進而有些部位會發(fā)生彎曲和變形，加上在環(huán)境的制約下，信號在傳播過程中出現(xiàn)偏振模的禍合效應(yīng)，影響偏振模傳播速度，導致偏振模色散的產(chǎn)生。最后，一些信號需要經(jīng)過通信器，例如濾波器和隔離器等，這些通信器的材料和結(jié)構(gòu)缺陷會在一定程度上影響信號傳播，導致雙折射的產(chǎn)生，引起偏振模色散現(xiàn)象。在常規(guī)數(shù)學中，描述雙折射和禍合效應(yīng)一般采用參量和瓊斯矩陣，也在很大程度上便于人們對雙折射和禍合效應(yīng)的理解。在理想狀態(tài)下，光波速率不會導致雙折射，雙折射也與傳送距離無關(guān)，但是，在實際運行過程中，雙折射和禍合效應(yīng)與距離和光波速率關(guān)系重大。
2.2高速光纖中偏振模色散測量方式
偏振模色散能夠以一個統(tǒng)計量來計算，也在一定程度上受到時間和溫度變化的制約，同時測量環(huán)境也會影響到偏振模色散的測量。也就是說在不同的時間進行同一光纖的測量會有一定誤差的存在。目前，國際上通行的偏振模色散測量方法有四種。本文暫不介紹波長掃描傅立葉變換法和波長掃描極值數(shù)計算法。
2.2.1Jones矩陣本征值測量法
Jones矩陣本征值測量法最常用于測算偏振模色散值的計算依據(jù)測量光纖的偏振傳輸函數(shù)這種情形。Jones矩陣本征值測量法是測量光纖某一處的偏振傳輸函數(shù)，然后依據(jù)測試準確全面描述偏振模色散特征。在進行測試時，要采用激光器和分析儀來對光纖上等間距波長的矩陣進行測量，然后依據(jù)矩陣將本征矢量和本征值算出來，從而依據(jù)一定公式計算出PSP和DGD，然后將他們的平均值求出來，最后變可以得到偏振模色散的值。Jones矩陣本征值測量法具有一定優(yōu)勢，能夠全面測量偏振模色散值，甚至能夠十分準確地進行最小值的測量。但是Jones矩陣本征值測量法也存在一定的缺陷，Jones矩陣本征值測量法的測量結(jié)果受到外界干擾大，且需要較長時間，測量速度慢，測量效率低，只適用于科學研究中。
2.2.2干涉儀法
干涉儀法適用于一定時間段內(nèi)的測量，主要是通過試光纖將端電場將自相關(guān)函數(shù)輸出，然后將振模色散的傳輸時間均方差計算出來。寬帶LED是干涉儀法中需要使用到的光源，干涉儀掃描光纖輸出端，確保在這個時間段內(nèi)相關(guān)信號的存在，偏振模色散值即為測量出的自相關(guān)函數(shù)的.二階矩均方值。干涉儀法具有速度快且效率高的優(yōu)點，具有較強的外界干擾抵御能力，但是，干涉儀法也存在一定的缺陷，這種方法難以提供一些相關(guān)信息。
3高速光纖通信系統(tǒng)中信號損傷補償技術(shù)
在實際運行過程中，長距離輸送時，偏振模色散速度為10Gb/S時，輸送功率會在很大程度上受到損傷，影響信號傳輸速率，造成信號損失。因此，高速光纖通信系統(tǒng)中信號損傷補償技術(shù)研究時要考慮相關(guān)影響因素。據(jù)相關(guān)研究顯示，信號損傷的主要原因是一階偏振模色散效應(yīng)，在此基礎(chǔ)上，高階偏振模色散會加劇信號損傷的惡化。因此，一階偏振模色散效應(yīng)的研究成為高速光纖通信系統(tǒng)中信號損傷補償技術(shù)研究的關(guān)鍵。光路和電路上的補償是目前最常用的高速光纖通信系統(tǒng)中信號損傷補償技術(shù)。光路和電路上的補償主要原理是采取措施延遲光或者電，然后控制反饋回路，進一步將偏振模色散中的兩個偏振模之間的時差進行延長，來補償高速光纖通信系統(tǒng)中的信號，然后統(tǒng)一輸出兩個偏振模的信號。大量實驗表明，光路和電路上的補償能夠?qū)Ω咚俟饫w通信系統(tǒng)中信號損傷進行補償。在此對光補償進行一個案例分析。光補償案例分析：在此方案中，增設(shè)光延遲線，對兩個偏振模間的時差進行調(diào)整，最終進行補償來保證偏光纖。同時，在以上基礎(chǔ)上安裝偏振�？刂破�，來調(diào)整輸入光的偏振態(tài)，確保光的偏振態(tài)與光纖切合，需要注意的是，在此過程中，控制器反應(yīng)速度必須大于偏振器變換速度，從而確保光纖輸出光信號，控制偏振器的信號。這種方案能夠補償高速率高速光纖信號，也能夠補償長距離高速光纖信號，同時在一定程度上降低功率損失。
4結(jié)束語
總而言之，偏振模色散是引起高速光纖通信系統(tǒng)中信號損傷的主要原因，目前，高速光纖通信系統(tǒng)中信號損傷已逐漸成為通信系統(tǒng)研究的重點。隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，我國對高速光纖通信系統(tǒng)中信號損傷緩解與補償技術(shù)有待進一步發(fā)展，希望在未來我國能夠采用更加科學的手段來解決高速光纖通信系統(tǒng)中信號損傷問題，為人們通信需求提供更好的服務(wù)。
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