大容量光纖傳輸系統(tǒng)中模分復(fù)用關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在全球數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長(zhǎng)的背景下，單模光纖通信系統(tǒng)容量已越來越接近其非線性香農(nóng)極限。作為突破單模光纖容量極限的一種新的擴(kuò)容技術(shù)，模式復(fù)用技術(shù)通過挖掘模式這一新的自由度可以成倍提升光纖通信系統(tǒng)容量。然而，在實(shí)際的基于少模光纖的模式復(fù)用系統(tǒng)中，模式耦合以及差分模式群時(shí)延等損傷會(huì)嚴(yán)重劣化模式復(fù)用系統(tǒng)的傳輸性能、限制模式復(fù)用系統(tǒng)的傳輸距離。在模式耦合和差分模式群時(shí)延的共同作用下，信號(hào)在模式復(fù)用系統(tǒng)中的傳輸過程要比單模光纖系統(tǒng)更為復(fù)雜，系統(tǒng)每路輸

2、出信號(hào)都是多路輸入信號(hào)與信道沖激響應(yīng)線性卷積的疊加。因此，本論文針對(duì)少模光纖模式串?dāng)_以及模式耦合、色散對(duì)模式復(fù)用系統(tǒng)性能的影響等熱點(diǎn)問題進(jìn)行深入研究，主要研究工作如下:
　　(1)對(duì)少模光纖中的模式串?dāng)_問題進(jìn)行了仿真研究?；陔姶艌?chǎng)理論對(duì)少模光纖的模式進(jìn)行了分析，仿真出了少模光纖中四個(gè)模式的模場(chǎng)分布，從電磁場(chǎng)理論推導(dǎo)了模式的正交性，驗(yàn)證了少模光纖進(jìn)行模式復(fù)用的可行性;隨后基于射線理論對(duì)少模光纖中的模式串?dāng)_問題進(jìn)行了仿真分析，仿真得

3、出了重要結(jié)論，不同模式的光信號(hào)進(jìn)入少模光纖的位置越集中，入射角度越大，少模光纖的相對(duì)折射率差越小，模式間串?dāng)_越大。
　　(2)基于對(duì)少模光纖模式特性的仿真研究，重點(diǎn)分析了模式耦合和差分模式群時(shí)延的產(chǎn)生機(jī)理及其對(duì)不同模式的具體影響，得出重要結(jié)論，少模光纖中兩個(gè)模式的傳輸常數(shù)差值較小時(shí)，耦合模場(chǎng)強(qiáng)度較大;對(duì)于傳輸常數(shù)相差很大的兩個(gè)模式，在傳輸過程中所產(chǎn)生的模間耦合反而很小;高階模式的偏振模色散大于低階模，但是相比于模式色散，偏振模色散

4、可以忽略不計(jì)。在綜合考慮上述損傷因素的前提下，分別采用了耦合模理論法和矩陣傳輸法對(duì)模式復(fù)用系統(tǒng)進(jìn)行了仿真建模，對(duì)比了兩種建模方法的計(jì)算復(fù)雜度，得出結(jié)論，矩陣傳輸法更適用于模式復(fù)用系統(tǒng)建模。最后對(duì)模式復(fù)用系統(tǒng)中的色散補(bǔ)償和MIMO均衡技術(shù)進(jìn)行了分析，確定本論文仿真系統(tǒng)采用色散補(bǔ)償光纖進(jìn)行色散補(bǔ)償，MIMO均衡采用恒模算法。
　　(3)在OptiSystem軟件平臺(tái)上搭建了2×2相干檢測(cè)MDM系統(tǒng)，通過仿真分析色散、模式耦合等損傷對(duì)系