用于光纖模分復(fù)用的光纖模式變換和模分復(fù)用技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，在現(xiàn)有的長(zhǎng)距離光纖通信系統(tǒng)中，單模光纖傳輸系統(tǒng)的通信容量得到大幅度的提升，然而，人們對(duì)于帶寬的需求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單模光纖傳輸系統(tǒng)帶寬度的增加。為了解決不斷出現(xiàn)的“帶寬消耗”型業(yè)務(wù)對(duì)光傳送網(wǎng)帶來(lái)的巨大壓力，人們通過(guò)各種辦法提高現(xiàn)有的光傳輸容量。由于單模光纖自身固有的非線性效應(yīng)限制，以現(xiàn)在的趨勢(shì)發(fā)展下去，單模光纖可能在不遠(yuǎn)的將來(lái)就要達(dá)到“帶寬耗盡”，模分復(fù)用技術(shù)因此應(yīng)運(yùn)而生了。模分復(fù)用技術(shù)利用多模光纖中有限的穩(wěn)定模式作為獨(dú)立信道傳遞信息

2、，可以成倍的提高系統(tǒng)容量和頻譜效率，是構(gòu)建未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文的研究工作主要針對(duì)基于多模光纖的模分復(fù)用技術(shù)進(jìn)行研究。
　　本文研究?jī)?nèi)容主要可以分為以下三個(gè)部分:
　　第一部分是針對(duì)模式理論的研究及BPM(Beam-Propagation-Method)算法理論的分析推導(dǎo)，對(duì)模式的本質(zhì)、多模干涉效應(yīng)、少模光纖的傳輸特性等進(jìn)行了深入的研究。并且從Maxwell方程組出發(fā)，經(jīng)過(guò)Pada近似、Crank-Nicholson

3、差分，最終得到BPM差分方程。
　　第二部分是針對(duì)現(xiàn)有模分復(fù)用傳輸系統(tǒng)解決方案的研究和分析，按照所用器件的不同可以將現(xiàn)有技術(shù)歸納為兩大類:一是基于光纖結(jié)構(gòu)的模分復(fù)用，此類技術(shù)是利用光纖的傳輸特性在多模光纖中激發(fā)可以作為獨(dú)立傳輸通道的高階模式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耦合效率高;二是基于空間光學(xué)元件的模分復(fù)用，此類技術(shù)是通過(guò)一些分立光學(xué)元件（如透鏡）來(lái)實(shí)現(xiàn)模分復(fù)用，從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，比全光纖結(jié)構(gòu)模分復(fù)用系統(tǒng)復(fù)雜，但可以利用現(xiàn)有的一些成熟技術(shù)，易于實(shí)現(xiàn)

4、。
　　第三部分是針對(duì)全光纖LP02模式轉(zhuǎn)換器的研究，這種轉(zhuǎn)換器是基于多模光纖中的多模干涉效應(yīng)的，其基本結(jié)構(gòu)由單模光纖(SMF)與少模光纖(FMF)之間用一段多模光纖(MMF)之間連接組成，該模式變換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可逆且偏振獨(dú)立，帶寬大，消光比高，耦合效率高，易于實(shí)現(xiàn)，在未來(lái)模分復(fù)用系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用前景。而且因其可逆性，逆向使用又具有模式過(guò)濾功能，可以用于模式解復(fù)用。本文利用光束傳播法對(duì)這種LP02模式轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了仿真模擬，重點(diǎn)