（光学工程专业论文）高速色散控制通信系统理论与应用研究.pdf

南京邮电学院学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名日期 南京邮电学院学位论文使用授权声明 南京邮电学院、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电学院研究生部办理。 研究生签名：导师签名：日期： 里蔓堂皇兰堕堡主竺窒生兰垡笙塞 摘要 基于r z 脉冲调制格式的色散控制通信系统被广泛认为是实现高速长距离光 纤通信，管理光纤非线性和抑制w d m 系统中信道间串扰的优选方案。文章对基 于周期色散管理方案的色散控制孤子通信系统和强色散控制准线性通信系统的 相关理论与基础技术进行了系统的研究。 第一章从非线性管理的角度对目前正在引起广泛关注的几种r z 光通信系 统：孤子传输系统、色散控制孤子通信系统( d m s ) ，密集色散控制孤子通信系 统，强色散控制准线性通信系统进行了系统的阐述，并重点对d m s 系统的特征以 及d m s 系统的非线性相互作用的特点作了分析。第二章系统分析了强色散控制 准线性系统的特点。第三章系统分析了三阶色散对线性系统、非线性系统、普 通孤子通信脉冲、对色散管理线性系统的影响，指出了在色散管理链路中分析 三阶色散效应的必要性。第四章分析了采用周期色散补偿的色散控制孤子系统 中三阶色散对非线性相互作用的影响，以及同时存在放大器自发辐射( a s e ) 噪 声和三阶色散时脉冲传输的特点。第五章分析了三阶色散对强色散控制准线性 系统的影响特性，并采用数值仿真比较三阶色散对准线性系统与色散控制孤子 系统的影响，进一步说明了强色散控制准线性系统的特点。第六章分析了光纤 传输线路中各种影响因素，采用d m s 传输方案对国内干线传输网的升级进行了 分析，提出了系统配置方案。 关键词：色散控制孤子，准线性脉冲，三阶色散，非线性相互作用 南京邮电学院硕士研究生学位论文 a b s t r a c t r z p u l s ei nd i s p e r s i o n m l a n a g e ds y s t e r ni s 丽d e l ys t u d i e df o ra c h i e v i n gs t a b l e l o n gd i s t a l l c e 订a n s m i s s i o n i nm i sp 印e r ，t l l em e o r i e sa n dt e c h n o l o g i e so f s o l i t o na i l d q u a s i - l i n e a rc o m m u n i c a t i o n b a s e do n d i s p e r s i o nm a n a g e d a r es y s t e m a t i c a l l ys t u d i e d t h et h e o r i e sa n dc h a r a c t e r i s 吐c so fn o n l i n e a ra r er e v i e w e di nc h a d t e r1 d m s s y s t e m ，a 1 1 d t h e s y s t e ms c h e m e s ，s o l i t o n ，d m s ，d d m ss y s t e ma 1 1 dq u a s e a r s y s t e m s ，t oc o n t r 0 1n o n l i n e a r a r ed i s c u s s e d t h ec h a r a c t e r i s t i c sa 1 1 dt h en o n l i n e a r i n t e r a c t i o na m o n gs o l i t o n si nd m s s y s t e m sa r es t u d i e di n d i v i d u a l l y t h eq u a s i l i n e a r s y s t e mi ss y s t e m a t i c a l l ya n dt h e o r c t i c a l l ys t u d i e di nc h a p t e r 2 t h ei n n u e n c eo ft h i r d o r d e rd i s p e r s i o n ( t o d ) o nl i n e a rs y s t e m ，n o n l i n e a rs y s t e m ，s 0 1 i t o n s y s t e ma 1 1 d d i s p e r s i o n m a n a g e ds y s t e ma r em e o r e t i c a l l ya n a l y z e di nc h a p t e r3 ，a n dm en e c e s s a r y o ft h ed i s c u s s i o na b o u t1 d di n n u e n c eo nd i s p e r s i o nm a n a g e ds y s t e mi sp o i n t e d i n c h 印t e r4 ，也ep r o p e r t i e so fd m s n o n l i n e a ri n t e m c t i o nu n d e rm ei n n u e n c eo ft o di s d i s c u s s e d ，m ee f r c c to f 锄p l i f l e ds p o n t a n e o u se m i s s i o n ( a s e ) n o i s e a r ea l s o i n v e s t j g a t e d i nc h a p t e r5 ，t h ef b m l u l ai n c l u d i r 培t h e i n n u e n c eo ft h et h i r d o r d e r d i s p e r s i o n o n s t r o n 9 1 yd i s p e r s i o n - m a m g e dq u a s i l i n e a r t r a n s m i s s i o n s y s t e m i s o b t a i n e da 1 1 dt 1 1 ep r o p e r t yo ft h i r d o r d e rd i s p e r s i o ni si 1 1 v e s t i g a t e d b ys i m u l a t i o n ，t h e p r o p e r t i e s o fq u a s i 一1 i n e a r s y s t e m w i t h d i s p e r s i o n m a n a g e d s o l i t o nl i n c a r s y s t e m u n d e rt h ei n n u e n c eo ft o da r ec o m p a r e d i nc h a p t c r6 ，t h ep r e s e n ts i t u a t i o na n d u p g r a d es c h e m eo fj i a n g s up r o v i n c es e c o n d a r y t r u n kn e t 、v o r ka r ei n v e s t i g a t e d ，a n d t h es t a b l e4 0g b sd m s 订a n s m i s s i o nb a s e do nf o n l l e rs m fa r es u c c e s s 如la c h i e v e d n u m e r i c a l l yo n t h es o u t h 鼬n g o f j i a i l g s up r o v 谊c es e c o n d a r y 讯m k n e t 、o r k k e y w o r d s ：d i s p e r s i o nm a n a g e ds o l i t o n ，q u a s i l i r 抢a rp u i s e ，t h i r d - o r d e rd i s p e r s i o n ， n o n l j n e a ri n t e r a c t i o n 2 南京邮电学院硕士研究生学位论文 第一章绪论 l 。1 引言 为了满足人们对信息日益增长的需求，光纤通信系统正在朝高速率、长距 离、大容量传输系统演进，目前，传输速率高达的1 0 g b s 的系统已在国内长途 骨干传输网及省内干线传输网中得至0 广泛应用。为迸一步提高传输容量，单路传 输速率达到4 0 g b s 的系统成为研究热点之一，并且已经逐渐走向商用化“、“。 由于光放大器的出现和应用，光纤损耗不再是光通信系统性能的主要限制 因素，色散和非线性效应成为提高系统性能所需考虑的主要因素。光纤中的非 线性效应分为两类：受激非弹性散射和非线性折射率引起的非线性效应。受激 非弹性散射包括受激喇曼散射( s r s ) 、受激布里渊散射( s b s ) ；非线性折射引 起的非线性效应主要包括自相位调制( s p m ) 、交叉相位调制( x p m ) 和四波混频 ( f w m ) 。其中两种受激非弹性散射作用在低功率时都是无效的，因为它们的散 射截面相对较小，但是它们在高功率时被激发，从而导致严重影响光波系统性 能的s b s 和s r s 非线性现象“1 ，因此s b s 和s r s 对系统的影响很小。事实上在高速长 距离传输系统中，非线性折射影响的非线性效应( 尤其是s p m ) 一直是研究的重 点和焦点。在线性系统将色散和非线性效应都视为有害因素，而非线性系统则 设法利用色散和非线性效应的相互作用来实现脉冲的稳定传输。 本章安排如下：第二节分析非线性折射引起的非线性相互作用，第三节讨 论非线性效应抑制方案，第四节讨论解决非线性相互作用的方案之一的孤子传 输方案，第五节讨论色散管理方案，第六章节分析基于色散管理方案的色散控 制孤子( d m s ) 通信系统特点，并重点分析了d m s 系统的非线性相互作用，第七 节讨论密集色散控制孤子通信系统，第八节讨论强色散控制准线性通信系统， 第九节为本章小节。 1 2 非线性作用 在光纤通信中，增加输入信号的光功率可以提高信噪比，但是这样会导致 各种非线性效应。通常玻璃材料的非线性效应非常微弱，但是当信号在光纤中 传输时，由于光纤的芯径非常小，致使信号的功率密度较高。同时由于菲线性 南京邮电学院硕士研究生学位论文 相互作用沿着传输距离累加，因此在长距离高速通信系统中，非线性效应是影 响系统性能的重要因素之一。由于x p m 和f w m 只有在小色散光纤中较为明显， s p m 是非线性效应中最具有破坏力的物理效应，因此对s p m 的研究成为非线性研 究的重点。 非线性薛定谔方程给出了光脉冲在非线性光纤中传输的基本方程： ，老+ 圭卢：等w g _ 0 z ， 考虑两脉冲情况，即g g + 9 2 ，则 l g l 2 9 = 1 9 。+ g ：1 ( g 。+ 哼2 ) = f 1 99 1 l g 。 2 q + 1 9 ：1 2 9 ：+ 2 l g ：1 9 + 2 1 q 。1 2 9 ：+ g ：口? + g ：g ； 、。 ( 1 2 2 ) 式等号右边的前两项表示自相位调制( s p m ) ，中间两项表示交叉相位 调制( x p m ) ，后面两项代表四波混频( f w m ) 。文章接着具体介绍这三种非线性 效应的特点。 1 2 1 自相位调制( s p m ) 从实际的观点看，s p m 将导致脉冲啁啾和频谱展宽，以及对脉冲脉宽和峰值 功率影响。当不考虑色散影响时，可得到s p m 导致的相移为 = 忍b p ( o ，r ) r ( 1 21 1 ) 最大相移为庐。= 成三一，它决定了频率啁啾量。作为粗略的设计指导，当 一 l 或者r 4 时，其碰撞长度比均匀色散孤 子系统中的碰撞长度更小。因此实际通信系统中，不宜将s 值设得过大”“。 舍 邑 越 型 捌 镬 如耧求恬骥世( s ) 图1 8 孤子碰撞长度与s 的关系 另外，在对系统进行数值分析时还发现，均匀色散系统中的双孤子发生碰 撞后仍会分开成两个独立的孤子；而色散控制系统中d m s 碰撞后却不会分开， 而是趋于束缚在一起传输，如图1 9 和1 1 0 所示a 南京邮电学院硕士研究生学位论文 图1 9 普通孤子系统中相邻脉冲的非线性相互作用 图1 1 0d m s 系统中相邻脉冲的非线性相互作用 较低速率的长距离通信系统中d m s 系统中，非线性脉冲的干扰效应都通过 对色散分布的仔细设计控制到最小，因此传输线路积累的定时抖动主要是由 g o r d e n h a u s 效应引起的。而当单信道速率达到或超过4 0 g b s 以上时，脉冲之 间的非线性效应将取代g o r d e n h a u s 效应成为决定系统无误码传输距离的决定 南京邮电学院硕士研究生学位论文 性因素。因此s 的值应选取相互作用最低的点。因此在设计高速率d m s 传输系 统时，一方面要使孤子功率足够高，以提供足够的s n r ；另一方面要使孤子功率 足够低，以降低孤子之间的非线性相互作用，同时也使之能符合信号功率的电 信标准。 1 7 密集色散控制孤子( d d m s ) 虽然d m s 方案提供了良好的传输手段，但是一般对d m 系统的考虑都是建立 在色散图周期大于或等于放大器间距的的基础上的，这在较低速率( l o g ) 、较宽 脉宽( 1 6 5 以后，随着s 的增大d m s 之间的作用距离将迅速减小，从而极大地破坏了 d m s 的传输特性。而且与普通孤子不同，d m 孤子一旦发生互作用，就会相互间束 缚在一起，所以在整个传输过程都会伴随着孤子之间的耦合。事实上，当s 值很 大时，由于强烈的色散导致脉冲在一段光纤中就迅速展宽而互相交叠，甚至不存 在所谓的d m s 。 为了减小孤子间的非线性相互作用，可以减小脉冲展宽速度，或者使脉冲碰 撞之前得到控制。相应的方案分别为：l _ 减小正负光纤色散值：2 减小色散图周 期。无论哪种手段都是减小s 值，但是由于卢下降的余地明显不大，而且还会引 发w d m 孤子间的f w m 现象，所以现在主要倾向于采用减小光纤段长度的密集色散 管理( d d m ) 方案”。d d m 系统的色散图周期很短，一般在2 个放大器之间就有若干 个周期，这给实际使用带来了很大的不便，因为随着通信速率脉宽必然不断减小， 利用d 蹦的色散周期也会不断减小，而几k m 一段地配置光纤似乎并不经济，而且 周期短了以后平均色散值的控制也会变得困难。 但是d d m 的确提供了有效的高速率d m s 方案。与d m s 相比，从能量和功率角 度看也有不同：一方面，在同样脉宽、同样放大器间隔和同样平均色散条件下，由 于周期的减小，叻m s 的功率要比d m s 的功率有所降低：另一方面，为了平衡增强的 色散效应，在同样s 值的条件下，d d m s 又比d m s 就有更大的功率增强因子。 1 8 强色散控制准线性系统 由于在色散分布强度s 大于1 6 时，叫s 的非线性相互作用将随s 单调增加 “，因此，在设计高速率d m s 传输系统时，尽量将s 控制在1 6 附近。为了提 1 7 南京邮电学院硕士研究生学位论文 高系统的灵活度，同时兼顾系统的性能优化的目的，对准线性归零脉冲。”。传输 系统的研究引起了广泛的注意。我们将s 值远大于1 6 的色散管理系统称为强 色散控制系统。与d m s 系统不同，周期性的强色散控制实际上起到了对脉冲非 线性进行控制的作用1 。在强色散控制传输系统中，脉冲的脉宽在各个色散分 布周期内被极大地展宽，峰值功率也大大降低，因而其有效非线性大大降低。 准线性脉冲不需要将s 值控制在1 6 的附近，而是尽量在强色散控制的情 况下进行传输。但是由于准线性传输系统中路径平均色散和非线性效应之间的 平衡已丧失，因此其路径平均色散偏离o 值的容许范围很窄。不过由于它具有 较d m s 更低的信号功率，因而它受非线性效应的影响亦较d m s 小。而且在w d m 系统中，脉冲的展宽对降低信道间的脉冲碰撞导致的损伤有益，这是强色散管 理系统的另一优点。近几年对准线性传输系统做了大量的理论、数值和实验研 究，对其基本性质进行了详细的分析，其性能得到了越洋和陆地外场实验的证 实“”。 1 9 小节 本章首先介绍了非线性相互作用对现代光传输系统的影响，接着对非线性 效应抑制方案：孤子传输方案、色散控制孤子传输系统特点、密集色散控制孤 子传输方案、强色散控制准线性传输方案进行了系统的阐述，并着重分析了色 散控制孤子传输方案的特点，指出了色散分布强度s 对非线性相互作用的影响， 给处了d m s 系统的优化色散分布强度s 值。 j 8 南京邮电学院硕士研究生学位论文 第二章强色散控制准线性系统 2 1 引言 色散补偿“”是单纯的采用各种手段减小系统最终的残余色散，而色散管理 除了考虑色散补偿外，同时还考虑光纤非线性效应的影响，即使系统具有较大 的本地色散和较小的残余色散。随着周期性色散补偿的色散管理( d m ) 技术的兴 起，色散管理的思想被引入到非线性光学中“”1 = “。色散管理传输系统中r z 脉冲的 传输已被广泛认为是高比特光传输系统中管理光纤非线性和抑制w d m 系统中信 道问串扰的关键技术。最近几年对色散控制孤子和色散控制非孤子传输系统做 了大量理论，数值和实验研究工作”“。在色散管理传输系统中，由于引入了色 散管理机制，在传输链路上正负光纤交替变化，使传输线路具有较高的本地色 散值的同时具有较低的路径平均色散值。 在色散控制孤子传输系统中，引入色散管理机制是为了克服g h 定时抖动 的影响。由于g h 定时抖动与累加色散值成正比，通过周期的色散补偿，得到 较小的路径平均色散从而实现g h 定时抖动的有效抑制。研究表明，d m s 与相同 路径平均色散的普通孤子比具有增强功率的特性，因此采用色散管理方案，可 以通过降低路径平均色散来克服g h 定时抖动的影响，而不必以牺牲信噪比为 代价。研究表明，由于在色散分布强度s 大于1 6 时，d m s 的非线性相互作用将 随s 单调增加“，因此，在设计高速率d m s 传输系统时，尽量将s 控制在1 6 附近。 在非孤子色散控制传输相同中，引入色散管理则是为了对非线性相互作用 进行管理。在强色散管理传输系统中，由于线路具有较高的本地色散值，脉宽 被展宽，本地峰值功率降低，从而削弱了非线性相互效应的影响。因此与d m s 系统不同，强色散控制准线性系统准线性脉冲不需要将s 值控制在1 6 的附近， 而是尽量在强色散控制的情况下进行传输，非线性作用是由于较高的色散分布 强度而得到抑制的。 本章将安排如下：第二节给出色散管理系统的传输方程，第三节给出强色 散控制准线性系统的传输方程，第四节分析无损准线性系统的脉冲传输特点。 南京邮电学院硕士研究生学位论文 第五节分析准线性系统中的非线性相互作用的影响。第六节通过数值仿真，进 一步分析强色散控制准线性传输系统中的非线性相互作用。第七节比较强色散 控制准线性和色散控制孤子系统特性。第八节为本章小节。 2 2 色散管理系统的传输方程 虽然d m s 和准线性系统的传输机制，以及引入色散管理方案的目的存在很 大的差异，但脉冲的演变特性都可以用非线性薛定谔方程描述。图2 1 为色散 管理传输方案中的两端对称补偿方案，是一种典型的色散强度分布图。其中0 l 、 西、d 分别为色散补偿光纤( d c f ，d i s p e r s i o nc o m p e n s a t i o nf i b e r ) 的色散、 传输光纤的色散和路径平均色散，易为一个色散补偿周期的长度，历、历分别为 一个色散补偿周期内色散补偿光纤和传输光纤的长度，且历= z + 五。色散系数 随距离的演化规律为 d j oo z 一”乙 oz l 2 z 一以z d z i 2 + z 2 p oz l 2 + z 2 z n 乙 为路径平均色 散。定义归一化色散变化项d ( z ) = 卢：( ：) ，表示由路径平均色散归一化的群速 色散。归一化非线性项q ( z ) = r 只上。，脉冲的归一化功率为r = ( 鼻：) 驴露) ，瓦 为脉冲的初始半宽度，因此得到归一化色散管理方程： r 昙+ 如) 鲁十q ( z w 删 眨z s ， 在实际光通信系统中，传输线路中还有光纤损耗和放大器对信号的增益。在实 际光通信系统中，传输线路中还有光纤损耗和放大器对信号的增益，设归一化 衰减常数为r ，放大器增益系数为g ( z ) 。 ；老十挈豢+ q ( z 柑删【g ( z ) 一r k ( 2z e ) 本童丰要分析无损耗情况下的色散管理系统的特点。 2 3 无损强色散控制准线性系统的传输方程 将s 值远大于1 6 的色散管理系统称为强色散控制系统。在强色散管理传 输系统中，由于线路具有较高的本地色散值，脉宽被展宽，本地峰值功率降低， 从而削弱了非线性相互效应的影响。因此与d m s 系统不同，强色散控制准线性 系统是由于较高的色散分布强度而使非线性作用得到抑制的。 由于( 路径平均) 色散和非线性效应之间的平衡已被打破，因此在强色散 控制准线性传输系统中，其路径平均色散偏离0 值的容许范围很窄9 1 ”“。为了 体现强色散控制准线性系统的强色散管理的特点，我们将g v dd ( z ) 分解成两个 部分，一部分是路径平均色散值( d ) ，这是一个常数，且接近零。另一部分是变 南京邮电学院硕士研究生学位论文 化项，对应本地的g v d 值。 d ( z ) = ( d ) + 苦一( z z 。) ( 2 3 1 ) 其中z 。为色散周期，z 。表示由于强色散管理导致的路径平均色散的变化 项。令f = z z 。，考虑到在强色散控制系统中，色散长度远小于非线性长度， 相对色散对系统的影响而言，非线性的影响可看作是扰动项。可假设 “= “。+ “，其中“。为线性项，“由非线性扰动项，则方程( 2 2 5 ) 可改写为 r 等+ 扣，鲁= 。 泣s z a ， 等+ 扣，等坝砒卜。+ 譬挚= 。 s z n ， 由上式不难看出，即脉冲的线性部分主要由于色散的较高变化项( 本地色散) 决定，而脉冲的抖动“，也即非线性部分则主要是由于非线性作用和残余色散 ( 路径平均色散) 造成。所以脉冲的演变呈现出与线性脉冲相似的特征，即准 线性。 2 4 无损准线性脉冲的传输特性 本节将采用快速分步傅里叶( s s f t ) 算法利用数值仿真来研究准线性脉冲 的传输演变情况。分析时采用如下数据：一个色散分布周期内d c f 和传输光纤 的长度分别为5 砌和5 5 砌，路径平均色散为0 0 0 1 p m 血砂，输入脉冲采用 高斯形脉冲，脉冲的半高全宽为5 p s ，峰值功率为5 肌n 比特时隙为2 5 p s ( 占空 比为0 2 ，系统速率4 0 向，色散分布强度s 为9 7 0 1 4 3 ，非线性系数为 o 0 0 2 4 3 用。五面。，实际d c f 的非线性系数比传输光纤大，但为分析方便，将它们 的非线性系数统一设为o 0 0 2 4 3 册 玎。 如图2 2 所表示由于非线性作用导致脉冲在时域内的展宽。实线表示初始 脉冲，虚线表示经传输1 2 0 0 砌后的脉冲。由图2 2 看出由于非线性的影响，脉 冲发生展宽。 根据诸多文献资料，强色散控制准线性的特点可以归纳为“：1 其非线 性的抑制程度与色散分布强度有关，文献还指出其抑制程度与o ( 1 0 9 s s ) 成正 比，也即当s _ 。o 时非线性的影响近似为零。在强色散准线性系统中，正是通 南京邮电学院硕士研究生学位论文 过s 来实现对非线性的管理的。2 准线性传输系统中脉冲的展宽程度由s 决定， 但其峰值功率与s 没有必然的联系。其相互作用的强弱与相对脉宽有关“”。3 准线性脉冲可以看作是d m s 脉冲的一个特殊形式，它具有和d m s 相同的解的形 式，只是方程的本征值不同。二者的传输特性可以用相同的传输方程描述。 图2 2 准线性脉冲的波形变化特点 2 5 强色散控制准线性传输系统中的非线性相互作用 由于在准线性系统中，非线性作用的抑制程度与o ( 1 0 9 s s ) 成正比”1 ，因 而理论上而言，采用较大的色散分布强度能更有效的管理非线性。但是事实上， 随着色散分布强度的增大，将会产生非线性相互作用的影响，严重影响系统的 传输性能。研究表明非线性相互作用x p m 将导致脉冲频移，而f w m 将导致能量 抖动，在“1 ”比特的脉冲振幅出现抖动，“0 ”比特处产生寄生脉冲( 曲o s tp u l s e ) 。 考虑两相邻高斯脉冲“m + “：，则( 2 2 5 ) 可改写为： r 警+ 扣，鲁=j ：叭， a z2 、7 a 2 r( 2 5 1 ) 一q ( z ) ( 卜。i2 “，+ i “：i2 “：) 一2 q ( z ) ( 卜：1 2 + i “：1 2 “：) 一q ( z ) 。“；“，+ “：“：“：) 其中方程( 2 5 1 ) 等号右边的前两项表示s p m ，中间两项表示x p m ，最后两项则 表示f 1 i v m 。 南京邮电学院硕士研究生学位论文 当仅考虑x p m 的影响时，脉冲将发生瞬时频移。文献“”指出脉冲“。的瞬时 频移为 等- _ q ( z ) 知：1 2 ( 2 铋) 吾一q ( z 蠢 2 5 2 ) 即脉冲的瞬时频移与相邻脉冲强度的斜率成正比，而且由于脉冲前、后沿的斜 率符号相反，因而脉冲前沿与后沿造成的瞬时频移是相反的。瞬时频移导致脉 冲中心频移砌。 当仅考虑i f w m 的影响时“，注意到f w m 导致系统产生寄生脉冲，其影响可 表示为 篆一q ( z 胁： ( 25 3 ) 根据警：掣：学玑c 等小警玑可撕 由于i f w m 的影响，脉冲的能量将会发生抖动。 2 6 数值模拟与仿真 关于强色散控制准线性系统中的非线性相互作用的影响已经有了大量的理 论研究“”。在本节主要是通过数值模拟和仿真的手段考察x p m 和f w m 对系统 性能的影响。由于系统性能受色散、衰减、集总放大、非线性等诸多因素的影 响，因而对系统进行优化配置是必要的。本节系统采用如图2 1 所示的色散管 理系统方案。为了集中考虑非线性相互作用，避免放大器自发辐射( a s e ) 噪声所 致定时抖动与x p m 所致定时抖动相混淆，本节只考虑无损耗的情况；同时偏振 模色散对系统性能的影响也不予考虑。 脉冲在一个色散分布周期内的展宽程度与色散分布强度s 有关，s 值越大， 脉冲展宽程度越大。在色散分布周期长度z 。不变的条件下，系统比特率越高， 本地色散值越大，s 将越大，从而脉冲展宽程度将越大。x p m 和f w m 导致的频移 和能量抖动也随脉宽而变化。因此在数值分析中，我们通过改变本地色散值来 改变s 值，从而改变准线性脉冲的展宽程度，以达到管理非线性相互作用的目 的。采用2 4 节的参数，首先，将2 5 1 的伪随机码流( p r b s ) 输入系统，在传输 线路的1