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光纤通信中差频偏振调制全Stokes参量测量方法研究

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1 绪论

1.1 选题的背景、目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

2 偏振光的数学描述方法

2.1电矢分量方法

2.2琼斯矢量

2.3 Stokes参量表示方法

2.4邦加球表示法

2.5光学元件的米勒矩阵

2.6本章小结

3 弹光调制器的结构和驱动电路设计

3.1弹光调制器的工作原理

3.2弹光调制器的选材

3.3弹光调制器的结构设计

3.4驱动电路的设计

3.5 本章小结

4 斯托克斯参量测量的光路设计及理论推导

4.1斯托克斯参量测量光路设计

4.2仿真分析

4.3本章小结

5 测量系统的实验验证及误差分析

5.1原理验证系统器件的选取

5.2实验步骤

5.3结果与误差分析

5.4测量方法在偏振编码中的应用

5.5本章小结

6 总结与展望

6.1 本论文的主要研究工作

6.2待拓展的研究工作

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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摘要

随着光纤通信单波道速率向40Gb/s及以上速率发展,传统的编码格式缺点逐渐凸现出来,各种非线性效应、偏振模色散显著增强。因为偏振编码具有偏振特性好、功率均衡性好、功率代价小等优势,所以它可大大降低系统中的偏振模色散、非线性效应、提高谱效率、降低误码率。由于偏振编码是通过光信号的偏振形态携带信息进行编码的,因此研究偏振形态的测量具有重要的理论意义与应用价值。
  最全面最常用的描述光束偏振态的方法是Stokes参量表示法,它是四个物理单位完全相同的参量。由Stokes参量我们可以推导出琼斯矢量以及光束的偏振度,也就是说只要测出Stokes参量,我们会得出关于这束光的任何一种数学表达式。因此,本文为了获取偏振信息,研究了差频偏振调制全Stokes参量的测量方法。
  该方法通过驱动电路控制,将三个弹光调制器(Photoelastic Modulator,PEM)分别工作于数值略有差异的三个不同的频率上,然后对偏振光进行差频调制,产生载有偏振信息的低频分量,最后通过锁相放大即可同时实现四个斯托克斯偏振参数测量。利用MATLAB模拟仿真测量过程,设计实验验证方案,并将试验结果与仿真结果进行对比。通过理论分析、仿真及实验验证证明了该方法的可行性。并对测量方法的结果进行了误差分析,误差在1%之内,能够满足测量要求。将测量装置应用于偏振编码中,通过对偏振态的精确测量,为偏振编码光束通信提供了有利条件。

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