【摘要】：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來,通信系統(tǒng)中的網(wǎng)絡流量呈現(xiàn)指數(shù)型的增長趨勢,并且已經(jīng)超過光纖通信系統(tǒng)容量的增長速度。與此同時,現(xiàn)有的單模光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量正在逐漸趨近理論極限(非線性香農(nóng)極限),因此人們迫切需要開發(fā)新的信息傳輸維度,來滿足日益增長的網(wǎng)絡流量需求。以模分復用和芯分復用為代表的空分復用技術成為目前最具潛力的技術之一。在進行超遠距離通訊時,性能高、能耗低的在線光學放大器是必不可少的。由于具有較大的增益帶寬和增益倍數(shù),且適于C波段光信號放大,摻鉺光纖放大器極大地促進了光纖通信的發(fā)展。但是在模分復用系統(tǒng)中,由于信號模式的增多,現(xiàn)有的單模摻鉺光纖放大器已經(jīng)不再適用。當信息在各個模式上進行獨立傳輸時,較大的模間增益差值將會導致信號失真,誤碼率增加,從而降低系統(tǒng)傳輸容量并增大系統(tǒng)傳輸中斷概率。因此,在少模摻鉺光纖放大器中,模式間的增益均衡成為衡量模分復用放大系統(tǒng)的重要指標。本文從光纖模式理論及少模摻鉺光纖放大器理論模型出發(fā),系統(tǒng)研究了少模摻鉺光纖放大器的模式增益、噪聲及光譜特性。隨后,對實現(xiàn)增益均衡的幾種方法進行了詳細的研究,對通過泵浦結構的調整實現(xiàn)兩模式及四模式增益均衡的情形進行分析,并給出了泵浦結構實現(xiàn)增益均衡的方案,為今后通過空間光調制器實現(xiàn)自適應控制的增益均衡等方法奠定了基礎;對通過鉺離子分布重新構造實現(xiàn)增益均衡進行研究,利用優(yōu)化算法,給出適用于四模式群組增益均衡的光纖設計,為拉制相應的少模摻鉺光纖奠定了理論基礎。
[Abstract]:With the advent of the mobile Internet era, the network traffic in the communication system presents an exponential growth trend, and has exceeded the growth rate of the capacity of optical fiber communication system. At the same time, the transmission capacity of the existing single-mode optical fiber communication systems is gradually approaching the theoretical limit (nonlinear Shannon limit), so people urgently need to develop a new dimension of information transmission to meet the increasing demand of network traffic. Space-division multiplexing, represented by module division multiplexing and core division multiplexing, has become one of the most promising technologies. In ultra-long-distance communication, high performance and low energy consumption are essential for on-line optical amplifiers. Erbium-doped fiber amplifiers greatly promote the development of optical fiber communication because of their large gain bandwidth and gain multiple and are suitable for C-band optical signal amplification. However, due to the increasing number of signal modes, the existing single-mode erbium-doped fiber amplifiers are no longer applicable in mode division multiplexing systems. When the information is transmitted independently in each mode, the larger gain difference between modes will lead to signal distortion and increase the bit error rate, thus reducing the transmission capacity of the system and increasing the transmission interruption probability of the system. Therefore, gain equalization between modes is an important index to measure mode division multiplexing amplifier in low-mode erbium-doped fiber amplifiers. Based on the theory of fiber mode and the theoretical model of low mode erbium doped fiber amplifier, the mode gain, noise and spectral characteristics of low mode erbium doped fiber amplifier are studied systematically in this paper. Then, several methods to realize gain equalization are studied in detail. The two-mode and four-mode gain equalization is analyzed by adjusting the pump structure, and the scheme to realize gain equalization is given. It lays a foundation for realizing gain equalization of adaptive control by spatial light modulator in the future, studies the realization of gain equalization by reconstructing erbium ion distribution, and makes use of the optimization algorithm. The fiber design suitable for four-mode group gain equalization is presented, which lays a theoretical foundation for pulling the corresponding low-mode erbium-doped fiber.
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN722

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本文編號：2181282