40Gbit/s WDM系统相位调制格式传输性能研究

论文摘要

随着光通信技术的飞速发展,单波道速率达到或超过40Gbit/s、最大传输距离超过1,000km、总容量超过1Tbit／s的密集波分复用(DWDM)系统已成为可能,特别是近几年高速光电子器件的成熟,40Gbit/s已具备了商用化能力。然而信号速率的提升,光纤波道带来的传输损伤也愈加明显。相位调制格式相比强度调制在信噪比容限,色散容限,偏振模色散容限及非线性容限方面都有较大改善,但是相位调制格式在系统中的实际应用还不成熟,需要进一步研究。本文首先分析了相位调制格式DPSK和DQPSK的实现原理和传输性能,并在40Gbit/s WDM传输实验平台上对这两种调制格式的关键性能指标给出了具体实验数据,比较了它们在对抗传输损伤方面的差异,结果表明DQPSK调制格式可以明显改善系统性能。此外,通过数学分析XPM导致的非线性相位噪声的方差及由此导致的信号误码率,比较了DPSK信号和DQPSK信号受XPM影响的程度,表明DQPSK调制格式更易受非线性效应影响。通过40Gbit/s与10Gbit/s信号80波满波配置的WDM混合传输实验,给出DPSK和DQPSK传输系统最佳入纤功率配置,对于实际工程应用具有重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 40GBIT/S WDM光传输网的发展现状和关键技术
• 1.2 光调制格式的研究进展
• 1.3 本课题研究目的及意义
• 1.4 本课题主要内容及创新点
• 第2章 高速光传输系统物理损伤
• 2.1 OSNR
• 2.2 色度色散
• 2.3 PMD
• 2.4 非线性效应
• 第3章 光调制格式原理与分类
• 3.1 光调制格式原理
• 3.1.1 MZ调制器
• 3.1.2 强度调制原理
• 3.1.3 相位调制原理
• 3.2 光调制格式分类比较
• 第4章 基于相位调制的调制格式
• 4.1 差分相移键控调制格式
• 4.1.1 DPSK预编码
• 4.1.2 DPSK调制原理
• 4.1.3 DPSK接收机
• 4.2 差分正交相移键控调制格式
• 4.2.1 DQPSK预编码
• 4.2.2 DQPSK调制原理
• 4.2.3 DQPSK接收机
• 第5章 非线性相位噪声
• 5.1 非线性相位噪声的引入
• 5.2 交叉相位调制导致的非线性相位噪声
• 5.2.1 XPM导致的非线性相位噪声的方差
• 5.2.2 DPSK和DQPSK信号的误码率
• 5.3 非线性相位噪声对传输容量的影响
• 第6章 40GBIT/S WDM系统传输实验
• 6.1 传输实验平台介绍
• 6.2 系统传输性能
• 6.2.1 OSNR容限与代价验证
• 6.2.2 色散容限范围验证
• 6.2.3 PMD容限范围验证
• 6.2.4 非线性效应影响验证
• 6.2.5 WDM系统中10Gbit/s与40Gbit/s信号混传实验
• 第7章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录2 主要英文缩写语对照表