發(fā)布時間：2018-03-01 22:10

  本文關(guān)鍵詞： 光纖通信 模分復用 少模光纖 模式耦合測量　出處：《吉林大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著社會信息化進程的不斷推進,以物聯(lián)網(wǎng)、大型數(shù)據(jù)中心、IPTV等為代表的帶寬消耗型業(yè)務不斷涌現(xiàn),數(shù)據(jù)流量不斷攀升。在過去的二十年里,骨干網(wǎng)數(shù)據(jù)流量以每年60%的速度呈指數(shù)型增長,而且在可預見的幾年內(nèi),仍然會以這樣的速度繼續(xù)增長。這給以單模光纖作為傳輸媒介的骨干網(wǎng)帶來了巨大的帶寬壓力。伴隨著波分復用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)WDM技術(shù)的飛速發(fā)展,單模光纖的通信容量已經(jīng)被充分挖掘,尋求新的擴容方式已迫在眉睫。為了解決這一難題,發(fā)展新型傳輸技術(shù)成為學術(shù)界和工業(yè)界競相研究和角逐的熱點。模分復用(Mode-Division Multiplexing,MDM)技術(shù)利用少模光纖中模式之間的正交性進行模式分集復用,能突破傳統(tǒng)單模光纖通信的容量極限,極大提升光纖通信系統(tǒng)的容量,近年來備受關(guān)注。然而,伴隨傳輸容量和傳輸速率的提升,少模光纖的特有損傷如模式耦合、差分群時延等嚴重影響著系統(tǒng)的傳輸性能。其中,模式耦合的存在使原本獨立的傳輸信道之間發(fā)生能量交換,造成信道串擾,導致系統(tǒng)傳輸性能惡化,傳輸距離受限,是影響MDM系統(tǒng)商用化的重要原因之一。因此,本文針對這一問題,從理論和實驗兩個方面對少模光纖的模式耦合測量進行了研究。本文首先介紹了光纖中的瑞利散射現(xiàn)象,然后簡要介紹了少模光纖的傳輸特性,包括其模場分布情況、模式之間的正交性,分析了模式耦合發(fā)生的原因以及產(chǎn)生的影響,隨后,根據(jù)少模光纖的特性,建立了少模光纖的背向瑞利散射模型,從理論上證明了利用背向散射光測量模式耦合的可行性。最后,搭建了少模光纖模式耦合測量系統(tǒng),成功實現(xiàn)了對少模光纖中模式耦合分布以及熔接點處的模式耦合的測量。相關(guān)的具體工作如下:首先,簡單介紹了光纖中的瑞利散射現(xiàn)象,給出了單模光纖瑞利散射模型,對依據(jù)瑞利散射原理制成的光時域反射儀(Optical Time Domain Reflectometer,OTDR)進行了介紹,主要介紹了其測量原理和特性參數(shù),這對于搭建少模光纖的測量系統(tǒng)具有很大的參考價值。接著對少模光纖的模式傳輸特性進行了介紹。從麥克斯韋方程組出發(fā),推導了光纖的場結(jié)構(gòu),利用Lorentz互易定理推導了模式之間的正交性。分析了簡并模之間、非簡并模之間的模式耦合,并針對少模光纖的傳輸特性,建立了少模光纖的背向瑞利散射模型。其次,搭建了少模光纖模式耦合分布測量系統(tǒng),對測量原理進行了介紹,在此基礎上,對9.8km長的三模光纖的模式耦合進行了測量,通過對不同模式激發(fā)時耦合系數(shù)的計算,驗證了模式耦合的對稱性,通過從光纖的兩端對模式耦合的分布進行測量,并與傳統(tǒng)的測量方法所測出的結(jié)果進行對比,驗證了測量結(jié)果的一致性。另外,分析了入射光脈沖峰值功率、重復頻率、脈沖寬度和光纖端面的菲涅爾反射對測量結(jié)果的影響。最后,對少模光纖熔接點處的模式耦合進行了測量,通過對沿光纖中徑向分布的模式耦合矩陣和熔接點處的耦合矩陣的分析,推導出了熔接點處模式耦合與沿光纖徑向分布的模式耦合之間的關(guān)系式,通過對背向散射曲線中幾個特定位置處的散射功率的測量,利用牛頓迭代法,得到了熔接點位置處的模式耦合值,并與傳統(tǒng)方法測得的值進行了對比,結(jié)果一致。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN253

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本文編號：1553791