Page 40 - 网络电信2019年12月刊下
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解   决  方  案

            输矩阵对旋转轴进行定义，使其朝着恒定速率的方向旋转。为                          元的作用主要在于监测光信号偏振态，利用系统反馈信号输送
            了提高高阶PMD的补偿效率，应对旋转轴的运动进行补偿。此种                        到逻辑控制单元，借助该单元进行PMD信息采集，调整电控PC与
            高阶PMD补偿器可利用琼斯矩阵的形式表示：                                时延线，实现信号PMD的补偿。
                                                                     1、系统设计
                                                                (4)  （1）补偿单元
                式中，w代表离中心载频的频率偏移；R代表归一化的琼斯                           该部分主要包括PC与时延线两项内容。补偿单元中包括一
            矩阵，主要负责在空间中促进矢量旋转；r代表时延；K代表矩                         阶与二阶补偿器，前者属于链路中的一阶PMD，后者则可对链路
                                                                 中一阶与二阶中的垂直分量进行补偿。单元中的段数越多，补
            阵中旋转轴的速率。从上述矩阵可知，可采用偏振控制器PC 1
            实现，第二与第四矩阵中采用控制器PC 2 、合成器、延迟线来                       偿效果越佳，自由度也随之增加，响应时间缩短。在应用过程
            实现，使偏振态得到转变，完善预先确定的查找表。运行过程                          中，补偿量与响应速度之间可实现平衡。
            中，利用微调等形式使延迟K与τ发生改变，不会影响偏振态，                             （2）在线检测单元
                 -1
            此时R (wK)便可与一阶补偿相互分离。具体算法：首先，使K                           该单元主要包括DSP数据处理、A/D转换单元以及在线检偏
            的数值为0，采用PC 1 与延迟线τ的方式对一阶PMD进行补偿；其                    器等，以检偏器为核心，主要作用在于有效监测链路中的SOP，
                    -1
            次，调整R (wK)，完成对高阶PMD的补偿。在上述补偿方案中，                     按照监测中获取的SOP计算DOP数值，依靠控制单元调控PC中的
                                                        [3]
            对各个变量的控制与反馈信息的提取与补偿器几乎相同 。                           驱动电压，以实现PMD的补偿目标。
                3、电域补偿                                               （3）逻辑控制单元
                在电域补偿方面，主要原理为将两偏振模信号分离开来，                            该单元是补偿系统的核心所在，相当于人类的大脑。根据
            用延迟线对其进行延时补偿。针对反馈回路进行控制，消除两                          该单元中的反馈信息，利用粒子群优化算法，对当前链路中的
            偏振模间的时延之差，最终混合输出补偿后的偏振模信号。此                          最优DOP进行搜索与跟踪，将结果传递到补偿单元，实现对PMD
                                                                            [5]
            过程中，需要解决两方面问题：一是反馈信号的提取，二是PMD                        的自适应补偿 。
            补偿。前者主要是从接收端中对PMD相关信息进行检测，利用射                            2、补偿实验
            频电功率进行信息反馈，将被检测的电功率信号转变为控制信                              （1）样机系统
            号，以此控制补偿器，使PMD受到的影响尽量降低；后者主要采                            本次实验中，采用自适应PMD补偿器，如图1所示。
            用固定长度保偏光纤来实现。补偿器中，PC控制器主要采用多                          图1 PMD补偿系统装置
            片电控式结构。当电压数值发生变化时，波片相位将出现一定
            延迟，并快速使偏振态的状态发生转变，从输入状态转变为输
            出状态，充分满足PMD的补偿要求。当补偿光纤的类型为高双折
            射率光纤时，反馈的信息是对光探测信号进行放大或者缩小后
            进行电压检测的信号。算法方面，按照输入信号幅度的变化形
            成电压信号，将其应用到偏振控制器中，使光偏振态的算法发
            生改变，从中寻找到最佳值，使信号展宽缩到最小，达到补偿
            的目标。
                4、光域补偿
                传输过程中，该技术针对光域中的受损信号进行补偿。假
            设光纤链路中PMD利用函数M(w)表示，光域补偿器中用变换函数
             -1
            M (w)表示，使二者相乘的数值为1。在光域补偿中，主要包括
            主态不常态与时延线补偿法两种。前者的补偿原理为偏振控制
            器顺着信号主态方向偏振分量朝着通光方向转变，可将正交方                              （2）实验装置
            向的偏振分量过滤出去实现PMD补偿；后者则只需一个一阶补偿                            该系统包括补偿器、模拟器、发射机以及接收机等。实验
            器，可对一阶PMD进行补偿，时延线可以固定不变。对于二阶                         过程中，利用10Gb/sXFP光电转换板卡。在光路中对不同长度
            段补偿器来说，主要包括双折射时延线与偏振控制器，可对二                          延时后，得出速率为10Gb/s时的驱动电压，利用其对平行调制
            阶PMD进行补偿。从实验可知，二阶补偿器可不断对一阶进行补                        器的两臂进行驱动，形成20Gb/sNRZ-DQPSK调制信号。调制完毕
                                        [4]
            偿，还可实现二阶PMD中的去偏振项 。                                  后，在PMD模拟器的作用下产生PMD，经过光带通滤波后将其传
                                                                 送到光纤链路中。在接收端，利用自制的PMD补偿器对光信号进
                三、自适应PMD补偿器的设计与实现                                行补偿，将补偿完毕的信号传输到解调器中平衡接收，最终采
                从PMD随机特性可知，PMD补偿系统中包括多个部分，即补                     用高速示波器检测PMD补偿器的补偿效果。
            偿单元、逻辑控制单元与在线检测单元。其中，补偿单元包括                              （3）实验结果
            差分群时延线、偏振控制器等，可调整信号偏振方向，使其始                              构建20Gb/s的调制系统，在信号传输完毕后开展OMD补偿实
            终处于主态方向中，顺着主态方向完成传输活动；时延线的主                          验，绘制背靠背眼图，显示出直接将信号从发射端传输到接收
            要作用在于对差分群时延进行调整，实现PMD补偿；在线检测单                        端后观测到的情况；绘制补偿前眼图，显示在经过960km光纤传

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