论述了强度调制直接检测(IM-DD)高速密集波分复用(DWDM)系统的二级调制原理,并从马赫曾德尔调制器的传递特性出发推导了四种调制格式[全频率调制归零码(FFMRZ)、半频率调制归零码(HFMRZ)、单边带调制归零码(SSBRZ)、载波抑制归零码(CSRZ)]。根据信号光眼图及归一化频谱描述了各种码型的时频特征。在此基础上分别对各种码型的色散容限、非线性容限进行了数值仿真,通过比较眼图张开度损伤(EOP)发现对于单波长系统载波抑制归零码传输性能最优。最后利用全面的密集波分复用系统模型计算了各种码型的Q因子,发现载波抑制归零码的性能仍然保持最优,这种优势在考虑偏振模色散(PMD)的情况下更为突出。因此载波抑制归零码是强度调制直接检测系统较好的选择。

利用单模光纤PMD矢量与Jones矩阵之间的关系,推导了由该矢量表示的光纤二阶PMD的Jones矩阵解析表达式,利用该矩阵可以确定输出端时域脉冲在二阶PMD近似下的表达式,并由此仿真二阶PMD对信号传输质量的影响.通过比较输入与输出信号脉冲波形和眼图发现,随着传输速率和传输距离的增加输出信号劣化.最后结果表明,当主偏振态的旋转速率为零时,二阶PMD的影响可以忽略;但当其值增大时,输出信号劣化严重.在光纤通信系统设计时,需要考虑偏振模色散影响分析结果,可提供参考依据.

PMF级联模型是进行PMD研究广泛采用的模型.从PMD矢量在Stokes空间的运动入手,推导出了PMF级联模型的DGD的统计分布并给出了整体特性与局部特性之间的关系,所得结果用JME法验证是正确的.最后通过误差分析,提出了该模型的级联段数的选取原则.所得结论可为PMD的仿真提供理论依据.

高速率、大容量的密集波分复用系统是光纤通信系统的最终发展方向,单信道速率达到40 Gbit/s时,光纤的非线性效应、偏振模色散现象对系统的影响更加突出。在综合考虑群速度色散、自相位调制、交叉相位调制、四波混合、偏振模色散等因素的基础上,推导了密集波分复用系统中任意信道的耦合非线性薛定谔方程组。利用扩展的分步傅里叶方法对该方程进行了数值计算,通过对8×40 Gbit/s密集波分复用系统的仿真,分别研究了非线性效应和偏振模色散对密集波分复用系统的影响。发现由于交叉相位调制和四波混合作用,多波长的密集波分复用系统比单波系统受非线性效应影响严重;系统受偏振模色散与非线性效应的影响程度与输入信号功率有关,在入射光单信道平均功率较低0.1 mW时,偏振模色散是影响系统性能的主要因素;当入射光单信道平均功率较高1 mW时,系统受非线性效应影响严重。而偏振模色散在使信号脉冲展宽的同时,类似于非零色散位移光纤中的微小色散,对非线性效应又有一定的抑制作用。