基于光子灯笼的模分复用相干光传输信号损伤及补偿的研究
发布时间：2020-12-13 05:06
少模光纤具有比单模光纤更多的模式信道和更低的非线性效应,以及比多模光纤更低的模间色散,利用少模光纤搭建的模分复用传输系统能够成倍扩增单模光纤系统的传输容量,并且具备实现长距离传输的条件,因此成为了传统单模光纤系统扩容的热门方案之一。但是由于模式复用器/解复用器的性能缺陷、少模光纤折射率分布不均、光纤放大器增益曲线不平坦等原因,少模光纤信道中存在差分模式群时延、模式耦合和模式相关损耗三种固有损伤,会对模式信号的传输造成很大的影响。能否在传输过程中对信道损伤进行控制并在接收端对信号进行有效的补偿,成为了模分复用系统能否实现大容量、长距离、高速率传输的关键。本文依托纵向科研项目,针对少模光纤模分复用系统中固有损伤产生的原因、损伤的控制方法和信号补偿算法的工作性能的研究开展如下工作:1、对模分复用相干通信系统的基本概念进行介绍,推导了线性极化模的定义和少模光纤中模式的正交性,分析了少模光纤中三种固有损伤的产生原因,为模分复用相干通信系统搭建提供理论基础。2、基于矩阵传输理论,对少模光纤信道进行建模,从数学角度分析三种固有损伤对信号造成的影响,为之后信号补偿算法的研究进行了理论铺垫。3、根据建立...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光纤通信技术演进[2]
第二章)模分复用相干传输系统19图2-14)熔融拉锥制作光子灯笼示意图2.3)模分复用系统中的损伤2.3.1)差分模式群时延少模光纤中存在不止一个模式，各模式在少模光纤中传播的速度是不相同的，如图2-15所示，各模式光波从发送端到达接收端所需的时间存在时延，这种时延称为模式群时延(Mode)Group)Delay，MGD)，线性偏振模LPmn的模式群时延可以以公式(2-17)表示：2LP112mngoddcdkcd===)(2-17)公式中gv为模式群速度，c为真空中光速，为光波的波长，为光波的传播常数。将各模式从发送端到达接收端的时延差称为差分模式群时延(Differential)Mode)Group)Delay，DMGD)。因为传播常数的不同，非简并模式之间会存在DMGD，而实际使用过程中少模光纤径向折射率会发生抖动，导致简并模的传播常数发生变化，所以简并模之间也存在着DMGD。模式1模式2模式3图2-15)三个模式在少模光纤中产生DMGD示意图少模光纤中的差分模式群时延会与模式耦合相互作用，给接收端的信号恢复带来严重影响。DMGD的长度决定了模分复用系统信道的冲激响应长度，所以接收端的均衡滤波器抽头长度必须大于DMGD影响的码元个数才能有效的恢复信号[55]，这样会大大增加滤波器的计算复杂度，消耗计算资源。可以通过使用渐变折射
电子科技大学硕士学位论文26处理均由Matlab软件编写的程序联合VPI模块共同实现。该仿真系统的两个链路表示两个模式信道，分别用X和Y指代。图3-2)MDM双模式传输系统仿真平台结构图发送端通过调用Matlab程序生成数字信号，程序首先对预先生成的伪随机二进制序列(Pseudo-Random)Binary)Sequence，PRBS)进行格雷编码并将其映射到16QAM调制格式，映射完成的数字信号被输入到发送模块中的IQ调制器进行IQ调制，用于IQ调制的光载波工作波长为1550nm，产生光载波的激光器线宽为100kHz。由IQ调制器调制完成的两路信号被分别注入X和Y链路进行传输，速率为12.5GBaud。在设定少模光纤传输链路参数阶段，依据3.1节中的信道模型采用了“分段传输，分段耦合”的思想，将传输信道分为固定长度为的循环传输段，在传输段中设定色散、衰减系数和延时，传输段中设有光信号放大器用于弥补传输过程中的功率衰减，X和Y链路的传输段末尾通过耦合矩阵引入信号的耦合，传输段经过loop)次循环后达到总的传输距离。仿真系统中的耦合矩阵模块如图3-3所示。)图3-3)信号耦合模块基于矩阵传输模型，少模光纤信道中的模式耦合可以通过耦合矩阵表示，公式
本文编号：2913954
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光纤通信技术演进[2]
第二章)模分复用相干传输系统19图2-14)熔融拉锥制作光子灯笼示意图2.3)模分复用系统中的损伤2.3.1)差分模式群时延少模光纤中存在不止一个模式，各模式在少模光纤中传播的速度是不相同的，如图2-15所示，各模式光波从发送端到达接收端所需的时间存在时延，这种时延称为模式群时延(Mode)Group)Delay，MGD)，线性偏振模LPmn的模式群时延可以以公式(2-17)表示：2LP112mngoddcdkcd===)(2-17)公式中gv为模式群速度，c为真空中光速，为光波的波长，为光波的传播常数。将各模式从发送端到达接收端的时延差称为差分模式群时延(Differential)Mode)Group)Delay，DMGD)。因为传播常数的不同，非简并模式之间会存在DMGD，而实际使用过程中少模光纤径向折射率会发生抖动，导致简并模的传播常数发生变化，所以简并模之间也存在着DMGD。模式1模式2模式3图2-15)三个模式在少模光纤中产生DMGD示意图少模光纤中的差分模式群时延会与模式耦合相互作用，给接收端的信号恢复带来严重影响。DMGD的长度决定了模分复用系统信道的冲激响应长度，所以接收端的均衡滤波器抽头长度必须大于DMGD影响的码元个数才能有效的恢复信号[55]，这样会大大增加滤波器的计算复杂度，消耗计算资源。可以通过使用渐变折射
电子科技大学硕士学位论文26处理均由Matlab软件编写的程序联合VPI模块共同实现。该仿真系统的两个链路表示两个模式信道，分别用X和Y指代。图3-2)MDM双模式传输系统仿真平台结构图发送端通过调用Matlab程序生成数字信号，程序首先对预先生成的伪随机二进制序列(Pseudo-Random)Binary)Sequence，PRBS)进行格雷编码并将其映射到16QAM调制格式，映射完成的数字信号被输入到发送模块中的IQ调制器进行IQ调制，用于IQ调制的光载波工作波长为1550nm，产生光载波的激光器线宽为100kHz。由IQ调制器调制完成的两路信号被分别注入X和Y链路进行传输，速率为12.5GBaud。在设定少模光纤传输链路参数阶段，依据3.1节中的信道模型采用了“分段传输，分段耦合”的思想，将传输信道分为固定长度为的循环传输段，在传输段中设定色散、衰减系数和延时，传输段中设有光信号放大器用于弥补传输过程中的功率衰减，X和Y链路的传输段末尾通过耦合矩阵引入信号的耦合，传输段经过loop)次循环后达到总的传输距离。仿真系统中的耦合矩阵模块如图3-3所示。)图3-3)信号耦合模块基于矩阵传输模型，少模光纤信道中的模式耦合可以通过耦合矩阵表示，公式
本文编号：2913954
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