Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4228
Main Title: Kreuzphasen- und Kreuzpolarisationsmodulation in faseroptischen Übertragungssystemen
Translated Title: Cross phase and cross polarization modulation in fiber optic communication systems
Author(s): Kroushkov, Dimitar Ivanov
Advisor(s): Petermann, Klaus
Referee(s): Petermann, Klaus
Krummrich, Peter
Bunge, Christian-Alexander
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät IV - Elektrotechnik und Informatik
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Es wurde der nichtlineare Effekt der Kreuzpolarisationsmodulation (XPolM) in faseroptischen Übertragungssystemen im Zusammenhang mit Kreuzphasenmodulation (XPM) analytisch untersucht. Die analytische Theorie wurde durch numerische Simulationen verifiziert. Um die Untersuchung erfolgreich durchführen zu können, wurde zunächst ein stochastisches XPM-Modell entwickelt, um die Varianz der XPM-induzierten Phasenänderung zu bestimmen, die durch amplitudenmodulierte Signale verursacht wird. Es stellte sich heraus, dass für die untersuchten Konfigurationen der analytische Phasenvarianzschätzer eine sehr genaue Übereinstimmung mit numerischen Simulationen zeigt, insbesondere ist die Übereinstimmung sehr gut für eine breite Palette von Streckendispersionsprofilen. Die analytisch bestimmte XPM-induzierte Phasenfehlervarianz wurde einerseits direkt benutzt, um die XPM-bedingte OSNR-Einbuße bei phasenmodulierten Kanälen mit kohärentem Empfang in Hybrid-WDM-Übertragungssystemen zu bestimmen, andererseits wurde mit ihrer Hilfe die XPolM-bedingte Reduzierung des Polarisationsgrades bei Kanälen mit Polarisationsmultiplex abgeschätzt. Im Gegensatz zu früheren Arbeiten, die zum Teil bei der Bestimmung der Parameter semianalytisch vorgehen und für die DOP-Auswertung auf numerische Simulationen angewiesen sind, werden bei unserer Auswertung keine unterstützenden Simulationen benötigt. Der entwickelte Formalismus wurde auch auf 16QAM-Systeme angewandt. Als Resultat ist festzuhalten, dass die XPM-bedingte OSNR-Einbuße in den betrachteten WDM-Konfigurationen dominiert und die Kreuzphasenmodulation über die Kreuzpolaristionsmodulation als begrenzenden Faktor zu stellen ist. Im Anschluss wurde der Formalismus, der zur Beschreibung der Kreuzpolarisationsmodulation in der Einmodenfaser entwickelt wurde, anhand eines Pump-Probe-Ansatzes zur Beschreibung der Kreuzmodennichtlinearitäten in einer Modengruppe mit mehreren entarteten Moden in einer Mehrmodenfaser erweitert. Die analytischen Vorhersagen wurden ebenfalls durch numerische Simulationen verifiziert.
The current work analyzed the nonlinear effect "Cross-Polarization Modulation" (XPolM) in fiber optical communication systems and compared its influence on the signal degradation with its related effect "Cross-Phase Modulation" (XPM). The derived analytical theory was verified by numerical simulations. Initially, a stochastic model was developed in order to estimate the variance of the XPM-induced phase change that originates from amplitude-modulated signals. It was found out that the analytical methods for the phase variance estimation were in very food agreement with numerical simulations, especially concerning a wide range of dispersion maps. The derived analytical approaches were used to calculate the XPM-induced OSNR penalties in phase modulated coherent hybrid WDM system were amplitude and phase modulated signals co-propagate. Furthermore, the analytical solutions were applied to XPolM-induced degradation of the "Degree of Polarization" (DOP). In contrast to previous works where the DOP-analysis was carried out in a semi-simulative environment, the current work is purely based on analytical derivations. The developed formalism was consequently applied to 16-QAM Systems where it was shown that the effect of XPM is dominant on the OSNR penalty, compared to XPolM, and thus limits the overall transmission performance. Finally, the single-mode fiber based XPolM formalism was extended to describe the effect of "Cross-Mode Modulation" in multi-mode fiber systems within groups of degenerated modes. The deduced theory was successfully verified by numerical simulations.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-58180
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4525
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4228
Exam Date: 10-Jun-2014
Issue Date: 28-Oct-2014
Date Available: 28-Oct-2014
DDC Class: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
600 Technik, Technologie
Subject(s): Kreuzphasenmodulation (XPM)
Kreuzpolarisationsmodulation (XPolM)
Kreuzmodenmodulation (XMM)
optische Nachrichtentechnik
nichtlineare Faseroptik
Cross phase modulation (XPM)
cross polarization modulation (XPolM)
cross mode modulation (XMM)
nonlinear optics fibers
fiber optics communications
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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