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《偏振模色散對單模光纖系統(tǒng)的影響》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在應用文檔-天天文庫。
1、偏振模色散對單模光纖系統(tǒng)的影響～教育資源庫 一、引言和背景 近年來，為滿足日益增長的帶寬需求，光纖通訊系統(tǒng)已取得了巨大的進展?！ 文９饫w(SMF)系統(tǒng)性能的主要限制因素包括衰減、色散和非線性，以及最近引起注意的偏振模色散(PMD)?！ τ诓僮髟?310nm窗口的傳統(tǒng)單模光纖系統(tǒng)，由光纖衰減引起的光功率損失限制了系統(tǒng)的傳輸距離。在此波段中，單模光纖具有零或非常低的色散，系統(tǒng)的傳輸速率也較低，且操作在單一波長上。在高傳輸速率、長距離的應用中，更多的系統(tǒng)操作在衰減較低的1550nm窗口。光放大器的發(fā)明以及激光源和接收器
2、的改進，促使了長距離、高速率密集波分復用(D)系統(tǒng)的應用。在這些系統(tǒng)中，色散和非線性成為主要的考慮因素。為了減少色散和非線性對系統(tǒng)性能的限制，非零色散位移光纖(NZ-DSF)相繼推出，例如康寧公司的LEAF(大有效面積非零色散位移光纖)?！ ∵@些新型光纖以及色散管理技術，已被有效地應用于商用單模光纖系統(tǒng)中。 激光發(fā)射器和接收器技術的發(fā)展，對光纖的要求已日趨其理論極限。PMD也成為長距離、高數據率(>10Gb/s)數字系統(tǒng)和放大調頻模擬(>1GHz)圖象傳遞系統(tǒng)的主要限制因素之一?！ 《?、PMD簡介 圖1兩
3、個偏振模不同的傳輸速度導致PMD 在單模光纖傳輸中，光波的基模含有兩個相互垂直的偏振態(tài)。理想光纖的幾何尺寸是均勻的,且沒有應力,因而光波在這兩個相互垂直偏振態(tài)以完全相同的速度傳播,在光纖的另一端沒有任何延遲。然而,在實際的光纖中,兩個相互垂直的偏振模以不同的速度傳播，因而到達光纖另一端的時間也不同(圖1)。這兩個相互垂直的偏振模在單位長度中的時間差,即是PMD，其單位為ps/√km?！ MD和色度色散對系統(tǒng)性能具有相同的影響：即引起脈沖展寬，從而限制了傳輸速率。然 而，PMD比色度色散小幾個數量級。而且它僅
4、在數字系統(tǒng)和具有高放大調頻模擬系統(tǒng)中采用一定的色散補償時，才成為重要的考慮因素。此外，這一限制受傳輸方式、環(huán)境和安裝條件的影響?！ ∨c具有確定性的色度色散不同，任意一段光纖的PMD是一個服從Max?！ ∫餚MD的因素可以是內在的(由制造過程所產生的纖芯或包層的不對稱性和玻璃表面的應力)和外在的(外部應力、彎曲和扭曲)。這些因素和距離結合在一起引起雙折射和模偶合，從而產生PMD。雙折射是指玻璃的折射率是沿軸向變化的。由于兩個偏振模的傳播速度不同，因而引起了接收信號的延遲。模偶合是指在兩個偏振模之間的能量傳遞而引起的脈沖擴展和
5、延遲。 三、對系統(tǒng)PMD的考慮 圖2由PMD限制傳輸的理論距離 直到幾年以前,在數字和模擬系統(tǒng)中,當數據 傳輸率較低和距離相對較短時,PMD對單模光纖系統(tǒng)的影響微不足道。隨著對帶寬需求的增長,特別是在10Gb/s及更高速率的系統(tǒng)中,PMD開始成為限制系統(tǒng)性能的因素,因為它會引起過大的脈沖展寬或造成過低的信噪比(SNR)。圖2展示了由PMD限制傳輸的距離[2]?！ ∮捎赑MD限制的系統(tǒng)最大距離，從理論上可由下面公式得出： 用一個例子作為PMD（ps/VKM）2.5Gb/s10Gb/s40Gb/s 3.0
6、180Km11Km<1Km 1.01,60Km100Km6Km 0.56,400Km400Km25Km 0.1160,000Km10,000Km625Km 表1傳輸距離對PMD和數據率 比較，由PMD限制的最大距離列于表1[3]由于PMD的統(tǒng)計特性，單根光纖(或成纜后的光纖)的PMD指標不適于作為系統(tǒng)容量的指標。反之，鏈路值-即相連的光纖段-經常被使用。由于每根光纖段是隨機量，因而鏈路值也是一個隨機量，由于平均效應它具有更小的方差。PMD鏈路值更準確、更有效地反映了系統(tǒng)的PMD值，而且能充分利用光纖的真正潛力。許多終
7、端用戶已經在他們的系統(tǒng)設計中采用了這種方法。值得一提的是成纜過程可能會略微增加或減少光纖的PMD?！ MD鏈路值由下面的公式表述： M:相等長度連接光纜的數目 Xi:單根光纖/光纜的PMD XM:連接光纜的PMD 目前,標準組織(IEC/TIA,ITU)正在考慮制定各種統(tǒng)計指標。IEC提出了兩種等效方法的初稿，分別基于統(tǒng)計上限值和系統(tǒng)故障時間。具體地，方法I指定如下： ?。篗個光纜段連接的PMD 12下一頁友情提醒：，特別?。褐圃焐檀_定的PMD鏈路值 Q：統(tǒng)計上限 方法II從總
8、色散中分配給PMD部分的預算開始，由瞬時PMD作計算。制造商提供PMD的概率分布，以及端頭至端頭瞬時PMD值大于某個給定的很小的概率值，P。這一概率然后被轉換成線路的故障時間?！ ∷?、PMD測量 標準組織(IEC/TIA,ITU
