光纤交叉相位调制
交叉相位调制
不对称的频谱展宽
11
不对称的时域变化
12
13
XPM对WDM通信系统的影响
在WDM系统中，某信道的XPM是其它信道共同作用的结果。 XPM已成为WDM系统主要的功率限制因素之一。 XPM与信道间隔以及信道数有关。 各信道之间偏振态的随机性使XPM呈现复杂的统计特性。
减小影响的主要方法：
增大信道间隔
1 j
Aj
2 Aj i in2 j 2 i 2 j Aj f jj Aj 2 f jk Ak 2 t 2 t 2 c
f jk
2
F j x, y Fk x, y dxdy
2 2
2 2 F x , y dxdy F x , y dxdy j k
3
不同频率光波之间的XPM
因此：
( j) P NL ( j ) 0 NL Ej
则总的极化强度为：
P( j ) 0 j) ( j) 2 j L NL ( nL nNL )
考虑到非线性折射率远远小于线性折射率，则非线性折射 率可表示为：
6
耦合薛定谔方程
单模光纤中，由于频率的不同模式分布有所区别， 但这种差别非常小，可以忽略：
耦合薛定谔方程
求解XPM耦合方程, 可以了解光纤色散对光纤中不
同频率脉冲之间的XPM效应的影响。
7
色散对XPM效应的影响
（脉冲同向传输情况）
求解XPM耦合方程得到的结果表明, 光纤色散可
以对光纤中不同频率脉冲之间的 XPM相互作用起到一
光纤中的非线性效应 （交叉相位调制）
1
主要内容
概述 XPM对光纤中脉冲传输的影响
3-1 光纤相位调制机理
T
0.71105
/ C,
103rad /( C m) LT
1.3 相位调制的实现问题
多层结构的考虑： 纤芯、包层、衬底、一次涂敷、二次涂敷… 结论： 二次涂敷对单模光纤的灵敏度影响最大。 MZ干涉仪中，声压力产生的温度效应PZT
实现应变的方法：
LED
耦合器 LD
信号处理 PD
FPPI
耦合器
AB C
A’
Michelson干B涉’ 仪
2.6 光纤干涉仪6－白光干涉
白光干涉的优点与问题 优点： 绝对测量 抗干扰能力强－系统分辨率与光源稳定性、光 纤扰动等无关 问题：低相干度光源的获得、零级干涉条纹的检测
应用
sin2 2
R：反射率；φ：相邻光束的相位差 结论：
2.1 光纤干涉仪1-2
Mach-Zehnder干涉仪和Michelson干涉仪
探测臂 LD
耦合器
参考臂
LD
PD 信号处 理
耦合器
探测臂 参考臂
耦合器 干涉条纹
可移动 光纤反射端面
固定
2.2 光纤干涉仪
Sagnac干涉仪
结构
LD
耦合器
Ω
优势：
无活动部件
PD
无非线性效应
无闭锁区
a光
Δl 1 2
束
b光 束
Ω
R
8nA Ω λ0C
I
d
B
-π 0 π/2 π
2φ
光强-相移关系
2.4 光纤干涉仪4－多光束干涉
Fabry-Perot干涉仪
原理
FFPI的结构
2个重要参数
Las自er由谱区宽度F传SR感器光
光纤通信系统的信号调制与解调技巧
光纤通信系统的信号调制与解调技巧光纤通信系统是一种利用光信号作为信息传输载体的通信系统。
在这种通信系统中，通过光纤传输的信号需要经过调制与解调的过程，以确保信号能够正确地传输和解码。
信号调制与解调技巧是光纤通信系统中的关键技术之一，对于提高信号传输效率和准确性至关重要。
一、信号调制技巧1. 脉冲调制：脉冲调制是一种常用的信号调制技术，它将信号转化为脉冲形式，以便在光纤中传输。
常见的脉冲调制技术包括脉冲幅度调制(PAM)、脉冲位置调制(PPM)和脉冲宽度调制(PWM)等。
通过控制脉冲的幅度、位置和宽度，可以实现不同的信号传输方式。
2. 相位调制：相位调制是一种利用信号的相位信息进行调制的技术。
常见的相位调制技术包括相移键控(PSK)、二进制相移键控(BPSK)和四进制相移键控(QPSK)等。
相位调制技术可以提高信号的传输速率和频谱效率，但对系统的调制解调器有较高的要求。
3. 频率调制：频率调制是一种利用信号的频率信息进行调制的技术。
常见的频率调制技术包括频移键控(FSK)和连续相位频移键控(CPFSK)等。
频率调制技术适用于信号频率范围较高的场景，但对系统的频率稳定性和抗噪声性能有较高的要求。
二、信号解调技巧1. 同步检测：同步检测是一种常用的信号解调技术，它通过与已知参考信号进行比较，实现对信号的解调。
同步检测可以消除噪声和失真对信号解调的影响，提高信号的解调准确性。
常见的同步检测技术包括锁相环(PLL)和射频捷模(RFM)等。
2. 相位恢复：相位恢复是在信号解调中常用的技术，它可以通过估计信号的相位信息，实现对信号的解调和恢复。
常见的相位恢复技术包括最大似然估计(ML)和相位锁定环(PLL)等。
相位恢复技术能够有效提高信号的解调性能和抗噪声能力。
3. 频率恢复：频率恢复是在信号解调中的重要技术，它可以通过估计信号的频率偏移，实现对信号的解调和恢复。
常见的频率恢复技术包括线性相位差分调制(PSDM)和频率锁定环(FLL)等。
基于光纤交叉相位调制的归零到非归零码转换
收 稿 日 期 ：２０１０－０６－２９；收 到 修 改 稿 日 期 ：２０１０－０９－２０ 基金项目：国家自然科学基金（６０９７２００３）、教育部 新 世 纪 优 秀 人 才 计 划 （ＮＣＥＴ－０８－０８２１）和 区 域 光 纤 通 信 网 与 新 型 光 通
信系统国家重点实验室开放基金资助课题。 作 者 简 介 ：孟 小 俊 （１９８５— ），女 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 从 事 光 纤 通 信 与 光 信 息 处 理 方 面 的 研 究 。Ｅ－ｍａｉｌ：ｖｉｖｉｍｘｊ＠１６３．ｃｏｍ 导 师 简 介 ：闫 连 山 （１９７１— ），男 ，教 授 ，博 士 生 导 师 ，主 要 从 事 光 子 学 与 通 信 、光 纤 传 感 与 检 测 等 方 面 的 研 究 。
的 ＯＴＤＭ 网和 低 速 的 ＷＤＭ 网 络 节 点 处 实 现 ＲＺ 和 ＮＲＺ 的全光码型转换成为一种需要。
目前全光 ＲＺ 到 ＮＲＺ 码 型 转 换 技 术 常 见 的 方 案有基于 半 导 体 光 放 大 器 （ＳＯＡ）的 交 叉 增 益 调 制 （ＸＧＭ）和 交 叉 相 位 调 制 （ＸＰＭ）效 应［５～７］、基 于 ＳＯＡ 的非线性 光 纤 环 镜［８］、基 于 ＳＯＡ 的 干 涉 仪 结 构 等 ［９，１０］ 方 案。 然 而 基 于 ＳＯＡ 全 光 码 型 转 换 方 案 由于受到载流子恢 复 时 间 的 影 响，在 一 定 程 度 上 限 制了其在高速光通信系统中的应用。基于光纤的全 光码型转换，因其超 快 的 响 应 速 度 （皮 秒 量 级）及 其 在超高速光 纤 通 信 系 统 （不 小 于 １６０ Ｇｂ／ｓ）中 潜 在 的应用而 受 到 学 者 们 的 重 视 。 ［１１］ 目 前 报 道 的 基 于 光纤非线性的全光 码 型 转 换 方 案 主 要 有：基 于 干 涉 结构实现 ＲＺ 和 ＮＲＺ 之间的转换［１２，１３］、利用双 抽 运 光纤光参变放大实现［１４］、基于 光 纤 光 参 量 放 大 的 多 通道全光 ＮＲＺ 和 ＲＺ 码转换器［１５］、利用色散位移光 纤（ＤＳＦ）的 ＸＰＭ 效 应 实 现 ＲＺ 到 ＮＲＺ 的 转 换［１６］ 以及利用基 于 ＤＳＦ 或 者 光 子 晶 体 光 纤 （ＰＣＦ）实 现 偏振不敏感的 ＮＲＺ 到 ＲＺ 的转换［１７］。
有源光放大器链路中交叉相位调制的不稳定性!.pdf
度比两相邻放大器之间的距离大，那么周期放置的 放大器和 用 来 均 衡 增 益 的 滤 波 器 可 以 看 作 均 匀 分 布，从而忽略它们分布的离散性 )
对于相干光，幅度或者相位小的周期扰动就能 导致调制不稳定性 ) 而对于非相干光，要产生调制不 稳定性，光功率存在阈值，并且信号的相关长度越小 阈值就越大［!4］) >A>* 系统中，各信道的光脉冲为 部分非相干光 ) 幅度或者相位小的扰动，是由于具有 放大器链路中存在噪声光子，使得四波混频相位匹 配条件得到满足，继而产生调制不稳定性 ) 文献［!&］ 已经研究了具有放大器链路的单脉冲包络中的调制 不稳定性，对于无源情况下，由交叉相位调制引起的 调制不稳定性也有研究［!%—!<］)
#’’#’
8
% ’Βιβλιοθήκη !+ "’#/
+ /%"’ $#’ ,-［.（ "(
+ &）!］2
显然只有在"’ 9 ( 反常色散情况，才可能有’ : (， 光放大 器 链 路 中 才 能 产 生 调 制 不 稳 定 性，与 文 献
［%’］得到的结果一致 2
对于两个慢变包络的情况，下面将分别讨论"’ : ( 正常色散和"’ 9 ( 反常色散情况 2
（=+）
将（=*）， （=+）式代入方程（&*），（&+），由于 ,& ，,! 本
身为小量，忽略更高阶小量，得到关于 ,& ，,! 的线
性化方程
!,& !#
$
% !
(!!
$ % $# %!! )!!!%,!&
’ %"+（& ,& $ ,&$ ）2>［?（ $# ) #）#］
光纤通信中的信号调制技术介绍
光纤通信中的信号调制技术介绍光纤通信已经成为现代通信领域的核心技术之一，其高速、大带宽和低损耗的优势使其成为信息传输的首选方案。
而在光纤通信系统中，信号调制技术则起到了至关重要的作用。
本文将介绍光纤通信中常用的信号调制技术，包括直接调制、外差调制和相位调制，以及其原理和应用。
1. 直接调制直接调制是最简单的一种信号调制技术，它将基带信号直接加到光源上，使光强随着基带信号的变化而调制。
直接调制广泛应用于光纤通信中的短距离传输系统，如局域网和城域网。
其优点是成本低、实现简单，但由于调制带宽有限，适用于低速率传输。
2. 外差调制外差调制是利用两个光源产生的光波进行混频，并在光纤中传输。
其中一个光源作为载波光，在一个偏离了载波频率的位置上通过调制信号而产生侧带光。
外差调制器将载波光和侧带光进行线性混频，形成带有信息的复合光信号。
外差调制技术适用于中长距离的光纤通信系统，特别是用于高速率传输。
其优点是调制带宽宽、传输距离远，但由于需要两个光源，成本较高。
3. 相位调制相位调制是利用改变光波的相位来实现数据的传输，并通过解调器恢复原始信息。
在相位调制中，调制信号通过改变光波的相位，使光波的谐振频率发生变化。
相位调制广泛应用于长距离和高速率传输系统中。
其优点是调制带宽宽、传输距离远，且能够实现多路复用。
不同的相位调制方式包括二进制相移键控（BPSK）、四进制相移键控（QPSK）和八进制相移键控（8PSK）等。
在光纤通信系统中，不同的信号调制技术有不同的应用场景。
直接调制常用于短距离传输系统，如局域网和城域网，其简单和低成本使其非常适合于这些场景。
外差调制则经常应用于中长距离传输系统，特别是高速率传输，其调制带宽宽和传输距离远的优势使其成为这些系统的首选技术。
相位调制则广泛应用于长距离和高速率传输系统，其调制带宽宽、传输距离远和多路复用的优势使其成为光纤通信中最常用的调制技术之一。
总结起来，光纤通信中的信号调制技术是实现高速、大带宽、低损耗的关键技术之一。
交叉相位调制原理
交叉相位调制原理
嘿，咱就说说交叉相位调制原理呗。
有一回啊，我去参观一个科技馆。
在那里，我看到了一个关于光的实验。
那个实验展示了交叉相位调制的原理，可有意思了。
实验是这样的，有两束光，一束光很强，一束光比较弱。
这两束光在一个特殊的材料里相遇了。
然后呢，那个强的光就会影响弱的光。
就好像一个大哥哥带着一个小弟弟走路，大哥哥走得快，小弟弟就得跟着大哥哥的节奏走。
我记得当时我看着那个实验，心里特别好奇。
我就想啊，这到底是怎么回事呢？后来，讲解员就给我们解释了交叉相位调制的原理。
她说，交叉相位调制就是当两束光在一个材料里相遇的时候，它们的电磁场会相互作用。
那个强的光会改变材料的折射率，然后这个改变了的折射率又会影响弱的光。
就像一个人在水里走路，水的阻力会让人走得慢一些。
如果水的阻力突然变大了，那么这个人走得就会更慢。
我听了讲解员的解释，还是有点不太明白。
讲解员就又举了个例子。
她说，就像两个人在一个房间里说话。
如果一个人声音很大，另一个人声音很小，那么那个大声的人就会影响小声的人。
大声的人说话的时候，空气会震动得很厉害。
这个震动就会影响小声的人说话的声音。
我这下终于有点明白了。
我觉得交叉相位调制还挺神奇的。
它可以让我们控制光的性质，说不定以后还能用来做很多有趣的事情呢。
总之啊，交叉相位调制原理虽然有点复杂，但是通过那个实验和讲解员的解释，我还是对它有了一些了解。
以后要是再看到关于光的实验，我肯定会想起交叉相位调制这个神奇的原理。
基于交叉相位调制原理的光纤非线性系数
谭杰仁 廖文英 余志超
引言：
测量原理
由于光纤的非线性效应，两波长相近的连续单色 相干光叠加合成拍频信号光波在光纤中传播过程 中产生非线性相移，并产生频率啁啾。 沿光纤传输的拍频信号 cos ( t )] E ( t , L ) 2 cos( t ) e i [ t （1） 进行傅利叶变换
PA V G
ac
（4）
ac
2 L e ff
2 n 2 ,N R
SPM
1
A e ff
PA V G 2 L e ff
（5）
测量装置和步骤
波长为 1 ， 2 的两束连续单色相干光经过PC（偏振控制 器）之后偏振状态达到一致，然后合成为一个拍频信号 光，经过1:1的耦合器之后由BPF（带通滤波器）滤去 ASE（放大自发辐射）。
PA V G
为了测量 PA V G（光平均功率），在光线的输出端， 信号光被5:95的分束器分成两部分，其中95%的 部分输入到光功率计，5%的部分输入到光谱分析 PA V G 仪，分别测量 和光强。
然后再由
2 n 2 ,N R
SPM
1
ac
2 L e ff
A e ff
PA V G 2 L e ff
求得非响应性非线性系数。
（3）
其中
L e ff
1 e
L
[ A e ff
| E ( x, y ) | dxdy ]
2
2
| E ( x, y ) | dxdy
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
With the increase of the input power and the reduction of the channel separation, nonlinear effects, which has been ignored in the low-bit rate linear systems, has distinguished itself and can not be neglected any more. 入纤功率的增加和信道间隔的减小都导 致了以前通常被忽略的非线性效应凸现 出来，并成为光纤通信容量进一步增长 的限制。
This work mainly studies the influence of cross phase modulation (XPM) on DWDM systems and schemes to suppress the influence. In addition, all-optical wavelength converter based on XPM in optical fiber is studied.
Key words ： Dense Wavelength Division Multiplexing; Cross phase modulation; Dispersion management; Wavelength converter 关键词
密集波分复用系统 交叉相位调制 色散管理 波长转换器
本文主要研究密集波分复用系统中的一种重 要的非线性效应——交叉相位调制对系统性 能的影响及减小其影响的方法，并研究基于 光纤中交叉相位调制的波长转换器。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
First the commonly used algorithms — Split-step Fourier Method and its enhancement are introduced, as well as the simulation platform mainly used in this work — VPITransmissionmaker by VPI (With its former name PTDS, Photonic Transmission Design Suite).本文首先介绍了 光纤通信系统的仿真算法――分步傅立叶方 法及其改进形式，并介绍了本文中主要使用 的仿真平台：VPI 公司的 VPITransmissionmaker （原名 PTDS，Photonic Transmission Design Suite）。
Then the optimal design of a single 40Gbps system and the influence of the dispersion compensation on systems are given. 在第二章研究了单信道 40Gbps 光纤通信系统的优化设计方案及色散补 偿方案对系统性能的影响。
尽管交叉相位调制对系统性能有较大影 响，由于其非线性效应的瞬态响应 特性，在高速率全光信号处理方面它却 有其独特的用处。
A kind of wavelength converter based on XPM in dispersion shifted fiber(DSF) is studied in chapter 4, where the critical parameters and their influence on the performance of the wavelength converter are studied. 本文第四章研究了基于色散位移光纤中交叉 相位调制效应的波长转换器，得到了这种波 长转换器的一些关键参数及这些参数对波长 转换器性能的影响。
Although XPM can cause system performance degradation, it finds significant applications in all-optical high speed signal processing, since its response time is very short.
The fiber-optic systems are developing into wide-band fiber-optic communication systems with huge capacity. As the most widely used method in the backbone communication networks, dense wavelength division multiplexing (DWDM) technology has made remarkable progress. 光纤通信系统正在向宽带、大容量的方向发 展。密集波分复用技术作为目前 干线光纤通信应用的最广泛的方式，也得到 了长足的发展。