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超高速、超长中继距离传输一直是光纤通信所追求的目标。而光纤损耗、色散和非线性效应是其发展的主要限制因素。掺铒光纤放大器(EDFA)的出现,从根本上解决了光纤通信系统中的光纤损耗问题,但其对光纤色散没有补偿作用。随着传输速率和距离的增加,动态随机变化的光纤偏振模色散(PMD)成为系统性能的主要限制因素之一。基于简并光参量放大原理的相敏光纤参量放大器(PSA),相对于EDFA而言,具有低噪声指数和色散补偿等优点。应用在线性高速光纤通信系统中,PSA增益的相位敏感性对脉冲波形具有一定的整形作用,能够抑制光脉冲的展宽;应用在孤子通信系统中,PSA可以克服Gordon-Haus限制及抑制孤子间的互作用,从而显著延长孤子的稳定传输距离。
本论文采用计算机系统仿真的方法,通过数值求解简化的基本传输方程和非线性薛定谔方程,主要研究在平均孤子系统中PSA对光纤偏振模色散的补偿效果。
论文在分析PSA和EDFA的系统模型基础上,探讨了分别采用PSA和EDFA作为在线放大器补偿平均孤子系统的性能。仿真表明,由于PSA对色散(包括偏振模色散)有一定的补偿作用,且几乎没有ASE噪声,其系统性能要高于EDFA。论文着重仿真研究了考虑PMD的情况下,PSA孤子系统中系统和放大器参量变化对系统传输性能的影响。研究结果表明:在其他条件均相同的情况下,仅传输速率的变化对孤子系统性能影响不大;而孤子脉宽对孤子系统传输性能影响较大,脉宽越宽,孤子能量经过长距离传输后衰减越小;偏振模色散系数越大,信号的传输距离越短;光纤色散系数增大同样引起传输性能劣化和加剧孤子的互作用;另外,适当稍微增加PSA的增益既能补偿PSA放大过程中的损耗,又能减少孤子间互作用;对于PSA平均孤子系统,放大器间距不仅受放大器增益限制,而且受限于孤子功率的下降程度和孤子间互作用;此外,为了孤子的稳定传输,PSA中的相位漂移必须控制在一定的范围以内。
总之,通过对PSA应用于光孤子系统中传输性能的研究,得到了一系列有用的结论,对于今后PSA在光孤子系统中的实际研究具有一定的参考价值。