波分复用系统中的四波混频估算
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是落入该信道内各个四波混频项
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其中 假设各信道功率同为 为光纤的非线性系数 为光纤的损耗因子 为简并因 子 即当 时 为 否则 为 波矢失配因子 为
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第 二项 E 则只与总信道数和信道号有关 称为混频指数 表 !
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是传输前后眼图开启度 + B 眼图代价 + 7 , L M M ,的比值 G ) + L M E L M , 1 N和 L O N O
C期
周立嵩等 A
波分复用系统中的四波混频估算和非线性仿真
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在光信号传输过程中 任意距离
处新产生的四波混频复振幅为
都为 为 前 文 提 到 的 简 并 因 子 由 于 相 位 失 配 因 子 的存在 式是一个关于 的快变振荡函数 分离步方法是将 处的信号的相互作用 乘以步长 来近似信号在 到 内的综合作用 当步长为 时 在输出端 处 积累 的四波混频复振幅可以表示为
波分复用系统中的四波混频估算 和非线性仿真
周立嵩 范崇澄
清华大学电子工程系光纤通信研究所 北京
摘 要 在波分复用 !" # 光纤通信系统中 群速度色散 $ " %自相位调制 # %互相位调 给出了此类系统中四波混频
制 & # 以及四波混频 ’ !# 等 非 线 性 效 应 能 明 显 降 低 系 统 性 能
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可简单表示为两项之和 5第一项只与光纤和光信号参数有关 而
给出了信道总数 为-C G H I 式计算所得的各信道 的E 表中只列出了一半信道的 E # " 时 按 < G H J ! ! 另一半信道的 混频指数与之对称 表 中的混频指数直接反映了不同信道之间归一化四波混频功率的相对大小 由于中间 信 道上落入的混频项最多 故 E 最大 K而且当信道数较多时 变化 LM C 中间几个信道的 E ! ! 不大 这是因为四波混频的主要来源是相位失配较小的混频项
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国家科委 收稿日期
高科技项目 编号
C期
周立嵩等 5
波分复用系统中的四波混频估算和非线性仿真
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波分复用系统中混频指数及四波混频功率的简单估算
在单段光纤系统中 光信号的功率和相位均为连续演化 可用解析方法近似估算四波混 频功率 由文献 为 在连续波条件下 信道 传输距离 后产生的归一化四波混频功率
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引
言
在波分复用光通信系统中 信道间的四波混频会产生新的频率 对于最常用的等间距信 道设计 在多信道数 ) %小色散光纤的情况下 落到信道频带内的四波混频项可能严重 影响系统性能 因此 有必要知道四波混频与光 纤各 参 数的 关系 用目 前已有 的公 式在多 信
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道 情 况 下进行计 算十分 繁琐 * 单估算公式
图
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采用单信道方法仿真波分复用系统时的步长范围
在单信道光通信系统仿真方法中 基于解非线性薛定谔方程 采用分离步傅里叶方法非
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道信号 + 仍然满足薛定谔方程准单色近似条件 , 来仿真 光纤对光信号的自相位调制 K互相位
第
卷 年
第 月
期
光
学
学
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算公式的基础上引入混频指数的概念 提出了级联多信道波分复用系统中四波混频效应的简 在 考 虑 自 相 位 调 制 %互 相 位 调 制 和 四 波 混 频 的 条 件 下 分 析 和 评 估 波 分 复 用 光 通 信 系 统 时 通常采用数值仿真的方法进行模拟 传统的方法是将多信道信号看作宽频带的单信道信 号 然后将其代入非线性薛定谔方程进行计算 * + 这种仿真 方法在 步长不合 适时会 产生极 大 的误差 本文分析并给出了这种仿真方法应采用的步长范围 在保证计算精度的同时提高了 计算速度 另外 在单信道仿真方法的基础上 利用 解 耦 合波 方程组 的方法 本文提 出了 一种将 自 相位调制 %互相位调制和四波混频效应分别考 虑 的 分离 信道 仿真 方法 与传统 方法 相比 它 除了具有可大大增加仿真步长 %节约计算量的优点以外 还可以分别仿真计算上述 性效应 给出明确的物理图景 有利于系统性能的分析与改进 种非线
效应的简单估算公式 以及在采用单信道方法仿真波分复用系统的非线性效应时 为保证计算精 自相位调制 ( 度所需的步长的选取公式 提出了一种基于求解多信道耦合波方程组的群速度色散 ( 互相位调制 ( 四波混频仿真算法 可大大减少计算工作量 这些都有助于光纤通信系统的设计 关键词 波分复用 光纤非线性 系统仿真
D 由于这 调制和四波混频效应采用非线性薛定谔方程中的一 项表 达 求解 一元 偏微 分方程 C 1
时 信 号频带很宽 相 位失配 很大 步 长 不 足 够 小 就 会 发 生 较 大 误 差 1通 常 对 于 ? & 光 纤 4 传输 个信道且信道间隔为 ) 时 步长应在 ) 3 量级 1此时 选取合适步长使之既 能保证计算精度又能充分节约计算量是十分重要的 1
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