可编程全阶PMD仿真器及其在重点抽样技术中的应用VIP免费

可编程全阶PMD仿真器及其在重点抽样技术中的应用由于PMD（偏振模色散）是随机变化并与频率相关的，PMD成为影响高速光纤通信的主要障碍。光纤纤芯不是理想的圆形，使光脉冲在两个轴上的传输速率不同，从而导致了PMD。光纤中的PMD通常用一个矢量τ来表示，其方向代表了光纤偏振主态的方向，大小等于差分群时延（DGD）。我们知道，DGD的分布服从麦克斯韦分布，其值达到或超过3倍均值的概率非常小。然而，正是这些小概率事件（大DGD值）往往会给系统造成严重的损耗。为了准确测量PMD给系统造成的损耗以及决定是否需要补偿，研制一种能够快速模拟实际线路中PMD的所有状态的PMD仿真器就变得十分重要。早期的PMD仿真器或者用几段不同的保偏光纤随机级联而成，或者由装在可旋转平台上的双折射晶体组成。这些仿真器有两大缺点：1）稳定性和可重复性差；2）不能改变PMD的统计特性（例如其平均DGD不可调）。双折射器件对环境波动的敏感性以及所有机械部分的控制精度低都会降低仿真器的可重复性。而且，上述仿真器的DGD均值都是固定不变的，所以其应用范围有限。通常情况下系统设计者会希望PMD导致的系统损耗大于1dB的概率小于10-6（<1分钟/年）。为了测量在有或无PMD补偿时对系统的影响，要求PMD仿真器能够包含不同状态的PMD。显然，前面提到的仿真器很难达到这种要求，甚至用计算机模拟也是非常复杂的，因为要得到可靠的估计，必需进行数量巨大的不同PMD状态的测试。重点抽样是解决这个问题的有效方法，它能够只进行相对少的抽样就得到概率非常低的情况的分析。与传统的随机采样法相比，重点抽样法根据需要在感兴趣的区域重点采样，但是这样做会改变概率密度分布，所以每个采样点真实的概率要通过加权回复到合适的概率密度分布。然而到目前为止，在PMD仿真器领域，重点抽样法还仅仅局限于计算机仿真阶段，这是因为对于前面提到的PMD仿真器，它们的动态可编程性能及稳定性都达不到重点抽样法所必需的要求。为了获得小概率的PMD状态，这些仿真器必须精确地控制相邻PMD矢量之间的耦合角度，但这几乎是不可能实现的，因为双折射模块对于环境的敏感性会使PMD矢量的方向随着时间漂移（即使能够保持DGD的大小不变，但双折射晶体的微小扰动就会使PMD矢量的方向产生巨大的变化）。即使这些模块具有很好的稳定性，要精确计算出每个采样点所对应的PMD矢量之间的耦合角度和方式也不是一件容易的事。本文利用3个可编程DGD模块，实验完成了一种高速（<1ms）、稳定、重复性优良的PMD仿真器（图1）。该仿真器可以产生均值不超过35ps的所有DGD的麦克斯韦分布及其对应的二阶统计特性。我们对该仿真器的输出DGD和偏振态的稳定性及可重复性进行了实验，发现该仿真器能够保持一个PMD状态达几小时之久（同类仿真器的稳定时间为几分钟）。使用便捷的PMD仿真仪．依照使用者的需求，可高速获得一阶和高阶PMD状态，并克精确地数学化重复．可用于接受机，发射机系统ＰＭＤ抗干扰能力的测试和通讯设备的质量检验．利用这种仿真器，通过改变每个模块的DGD值的分布，我们开发了一种无需确定和控制PMD的方向就能实现重点抽样的方法，而模块之间的偏振耦合仍保持均匀分布即可。通过这种重点抽样的方法，我们在实验中仅仅通过1000点的采样就观察到了在DGD的麦克斯韦分布中非常小概率的情况（DGD=15ps，概率为10-24）及其对应的二阶PMD。统计特性可调如图2所示，我们的仿真器由3个可调DGD模块和两个压纤式偏振控制器组成。可调DGD模块已有报道，而我们采用的这种比较实用的方案也已发表。每个可调DGD模块由一系列时延呈等比二进制递增排列的双折射晶体组成，中间由电控偏振开关隔开。这种模块可以产生-45ps到+45ps的时延，并且数字化可调，调整速率<1ms，其整体分辨率为1.40ps。计算机控制仿真器中每个模块随机产生任意DGD分布，并使它们之间的偏振耦合均匀。为了在仿真器的输出端得到良好的麦克斯韦DGD分布，每个DGD模块都会根据该分布及其均值Δτ而做相应的调整。这种方法能够为整个仿真器产生31/2的DGD均值（Δτ），且二阶PMD的均值具有正确的分布形状，最近也有关于这种方法的仿真结果的报道。为了描述这种PMD仿真器的可调...