模分复用光传输系统的建模与仿真

发布时间：2017-06-13 04:10

  本文关键词：模分复用光传输系统的建模与仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着互联网技术、远程教育、医疗以及云计算、大数据的飞速发展,系统的传输速率以及网络容量将呈现数倍级的增长,然而现有的光传输系统中使用时间、频率、偏振以及多进制编码维度上的技术进步已经远远不能满足这种容量上的增长,因此寻找新的复用维度已经成为研究的热点。而空间维度被认为是唯一未被有效利用的维度,研究表明,.利用空间模式复用可有效增加信息速率并提高网络的性能。 未来超高速光纤通信将使用3M调制技术,即Multi-level, Multi-core和Multi-mode调制。本文研究的主要是其中Multi-mode调制(即模分复用)技术的几个关键问题,内容包括：少模光纤的设计、非线性系数的研究以及模式耦合理论的研究。具体为以下三点： (1)设计可解复用的弱耦合少模光纤。作为模分复用传输系统的重要的信道,少模光纤不仅具有单模光纤长距离传输的特点,而且还有多模光纤多模式的特点。我们设计了一种可使用低复杂度MIMO数字处理技术的弱耦合四模光纤,相比之下该光纤具有大DGD、低非线性、低模式耦合、低弯曲损耗等特点。 (2)研究少模光纤中非线性系数的优化及模功率的控制方法。非线性效应对光传输具有重要的影响,非线性与光纤的结构和入射光功率都有关。我们研究了Kerr非线性系数随光纤结构变化的关系,由此得到几条优化非线性系数的重要方法。对于入射光功率的影响,我们提出了一种可有效补偿模式相关损耗和非线性效应的模式光功率的控制方法和装置。 (3)研究模式耦合理论并仿真三模复用系统。由于实际条件下光纤的不理想特性,模式之间的彼此耦合引起了模式之间的串扰。我们通过对强／弱耦合传输矩阵的建模,仿真了包含简并模式间强耦合和非简并模式间弱耦合效应的三模复用传输系统。通过对该系统性能的分析证明该系统具有正确的传输特性,同时通过系统的性能曲线分析了不同模式独特的传输性能。
【关键词】：模分复用 少模光纤 非线性 模式耦合
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 光纤通信的发展历程及面临的挑战9-13
• 1.2 光纤通信系统及其复用技术概述13-17
• 1.3 模分复用传输的研究现状及其关键技术17-18
• 1.4 研究内容及结构安排18-21
• 1.4.1 研究内容18-19
• 1.4.2 结构安排19-21
• 第二章 四模光纤的设计21-30
• 2.1 阶跃折射率光纤的模式理论21-22
• 2.2 线性偏振模式解的形式22-25
• 2.3 四模光纤结构参数的确定25-28
• 2.4 光纤的设计结果及分析28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 非线性的优化及控制方法30-42
• 3.1 非线性效应的概述30-31
• 3.2 少模光纤内非线性传输方程31-33
• 3.3. 非线性系数与光纤结构的关系33-35
• 3.4 模式光功率的控制方法及装置35-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 模式耦合理论及系统的仿真42-53
• 4.1 弱耦合域的Manakov方程43-44
• 4.2 强耦合域的Manakov方程44-45
• 4.3 非线性耦合传输的分步傅里叶方法45-47
• 4.4 弱耦合和强耦合传递矩阵的引入47-48
• 4.4.1 弱耦合传递矩阵47-48
• 4.4.2 强耦合传递矩阵48
• 4.5 三模式传输系统的仿真48-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第五章 总结与展望53-55
• 5.1 论文工作总结53
• 5.2 未来工作展望53-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文59

【参考文献】

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1 刘俊彦;张杰;韩佳巍;高冠军;赵永利;顾畹仪;;Design and optimization of weakly-coupled few-mode fiber with low nonlinearity[J];Chinese Optics Letters;2014年03期

  本文关键词：模分复用光传输系统的建模与仿真，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：445681