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基于模分复用的高速光纤通信系统的关键技术研究

发布时间:2018-12-09 09:41
【摘要】:当今传输系统主要媒介单模光纤由于自身固有的非线性效应,以目前的发展趋势来看,单模光纤可能在不远未来达到带宽瓶颈,因此寻求一种能解决单模光纤带宽瓶颈的新型光纤传输技术成为全世界研究热点,基于少模光纤的模分复用传输就是在这种大背景下应运而生的。模分复用技术利用少模光纤中有限稳定的模式作为独立信道传递信息,成倍地提高单根光纤传输容量和频谱效率,与此同时,传输性能也不受损失。 本论文从模分复用的基本原理出发,,讨论了模分复用系统的基本构成及关键技术。主要研究内容包括少模光纤的设计与优化、模式选择性激励技术、和模分复用/解复用器。在理论分析少模光纤的模式相关特性的基础上,设计并制备了阶跃折射率分布少模光纤,该光纤支持4个导模传输,各个模式的有效面积大,实测基模的损耗在1550nm为0.23dB/km,可有效地支持模分复用传输系统应用。 在分析已有模式选择性激励机理和实现方法的基础上,设计并实现了一种基于倾斜/非倾斜光纤光栅的全光纤模式转换器,成功实现基模到LP11和LP02模转换;设计基于少模光纤耦合器的模分复用/解复用器实现LP01,LP11和LP02模式的低损耗复用/解复用。设计的少模光纤模分复用传输系统具有高模式对比度、低插入损耗、制作维护简单且尺寸小等优点。
[Abstract]:Because of the inherent nonlinear effect of single mode fiber, the main medium of transmission system nowadays, judging from the current development trend, single mode fiber may reach the bandwidth bottleneck in the near future. Therefore, the search for a new fiber transmission technology that can solve the bandwidth bottleneck of single-mode fiber has become a research hotspot all over the world. The mode division multiplexing transmission based on small mode fiber has emerged under this background. Mode division multiplexing technology uses the limited stable mode in the small mode fiber as the independent channel to transmit information, which can greatly improve the transmission capacity and spectral efficiency of a single fiber, and at the same time, the transmission performance is not lost. Based on the basic principle of module division multiplexing, this paper discusses the basic structure and key technology of module division multiplexing system. The main research contents include the design and optimization of low mode optical fiber, mode selective excitation technology, and mode division multiplexing / demultiplexer. Based on the theoretical analysis of the mode correlation characteristics of the low-mode optical fiber, a step refractive index low-mode fiber is designed and fabricated. The fiber supports four guided mode transmissions, and the effective area of each mode is large. The measured loss of the base mode is 0.23dB / km at 1550nm, which can effectively support the application of modular division multiplexing transmission system. Based on the analysis of the existing mode selective excitation mechanism and the implementation method, an all-fiber mode converter based on tilted / untilted fiber grating is designed and implemented. The conversion from base mode to LP11 and LP02 mode is successfully realized. A mode division multiplexer / demultiplexer based on low mode fiber coupler is designed to realize low loss multiplexing / demultiplexing in LP01,LP11 and LP02 mode. The designed mode optical fiber mode division multiplexing transmission system has the advantages of high mode contrast, low insertion loss, simple fabrication and maintenance and small size.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN929.11

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本文编号:2369174

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