發(fā)布時間：2017-12-18 21:31

  本文關(guān)鍵詞：大容量光纖傳輸系統(tǒng)中模分復用關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 模式復用 少模光纖 光線追跡 模式串擾 模式色散

【摘要】：在全球數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長的背景下,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容技術(shù),模式復用技術(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,在實際的基于少模光纖的模式復用系統(tǒng)中,模式耦合以及差分模式群時延等損傷會嚴重劣化模式復用系統(tǒng)的傳輸性能、限制模式復用系統(tǒng)的傳輸距離。在模式耦合和差分模式群時延的共同作用下,信號在模式復用系統(tǒng)中的傳輸過程要比單模光纖系統(tǒng)更為復雜,系統(tǒng)每路輸出信號都是多路輸入信號與信道沖激響應線性卷積的疊加。因此,本論文針對少模光纖模式串擾以及模式耦合、色散對模式復用系統(tǒng)性能的影響等熱點問題進行深入研究,主要研究工作如下:(1)對少模光纖中的模式串擾問題進行了仿真研究�；陔姶艌隼碚搶ι倌９饫w的模式進行了分析,仿真出了少模光纖中四個模式的模場分布,從電磁場理論推導了模式的正交性,驗證了少模光纖進行模式復用的可行性;隨后基于射線理論對少模光纖中的模式串擾問題進行了仿真分析,仿真得出了重要結(jié)論,不同模式的光信號進入少模光纖的位置越集中,入射角度越大,少模光纖的相對折射率差越小,模式間串擾越大。(2)基于對少模光纖模式特性的仿真研究,重點分析了模式耦合和差分模式群時延的產(chǎn)生機理及其對不同模式的具體影響,得出重要結(jié)論,少模光纖中兩個模式的傳輸常數(shù)差值較小時,耦合模場強度較大;對于傳輸常數(shù)相差很大的兩個模式,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,偏振模色散可以忽略不計。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模式復用系統(tǒng)進行了仿真建模,對比了兩種建模方法的計算復雜度,得出結(jié)論,矩陣傳輸法更適用于模式復用系統(tǒng)建模。最后對模式復用系統(tǒng)中的色散補償和MIMO均衡技術(shù)進行了分析,確定本論文仿真系統(tǒng)采用色散補償光纖進行色散補償,MIMO均衡采用恒模算法。(3)在OptiSystem軟件平臺上搭建了 2×2相干檢測MDM系統(tǒng),通過仿真分析色散、模式耦合等損傷對系統(tǒng)性能的影響,得出結(jié)論,色散會對傳輸信號造成干擾,使信號在傳輸過程中失真,無法進行可靠性傳輸,在系統(tǒng)中必須進行色散補償;隨著模式耦合強度不斷增大,模式串擾變得越來越嚴重,信號逐漸失真;恒模算法能對串擾模式信號進行恢復,有效改善傳輸信號的質(zhì)量;隨著耦合強度的增加,均衡效果有所減弱。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.11

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本文編號：1305705