基于少模光纤的模分复用通信系统研究

发布时间：2018-02-05 02:15

  本文关键词： 光纤通信 少模光纤 模分复用 模分复用/解复用技术 光子灯笼　出处：《吉林大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着互联网、云计算、大数据中心、物联网应用的快速兴起,网络带宽的需求量呈现“井喷式增长”的状态,网络流量的激增给信息通信网络带来了巨大挑战。光纤通信网络的扩容技术将成为解决网络数据流剧增的关键所在。波分复用、正交频分复用、电时分复用、偏振复用等现有的光网络扩容技术均以单模光纤作为传输媒质。随着这些技术的不断发展与进步,使得单模光纤的非线性效应加剧,其容量逐渐接近非线性香农极限。因此,基于单模光纤的光网络系统容量日趋饱和。基于少模光纤的模分复用技术作为一种新型的多输入多输出光网络扩容技术,被认为是最具有潜力的光网络扩容方案。模分复用技术以少模光纤作为传输媒质,利用少模光纤中的有限个相互正交的模式作为独立的信道进行信息传递,既避免了高模间色散对于多模光纤的传输限制,又具有相对于单模光纤更大的非线性容限,是大幅度提升光网络容量的有效方案。本文深入探究了基于少模光纤的模分复用通信系统中的关键技术,并搭建了基于少模光纤布拉格光栅的2×2模分复用实验传输系统以及基于光子灯笼的3×3模分复用实验传输系统,分别实现了622Mb/s、1.25Gb/s、4.25 Gb/s不同速率伪随机信号的模分复用传输实验,并测试了两种模分复用传输系统的性能。本文的工作内容主要包括以下几个方面:首先,以麦克斯韦方程组为理论基础,对少模光纤中的模式传输特性进行了理论分析。介绍了基于少模光纤的模分复用通信系统的基本结构及其扩容原理,探究了基于少模光纤的模分复用通信系统中的关键技术,从少模光纤的设计、关键器件的设计与制备以及模分复用系统的损伤补偿技术三个方面阐述了影响模分复用系统性能的关键技术。其次,对模分复用系统中的模分复用/解复用技术进行详细的介绍,详细阐述了现有的几种模分复用/解复用技术的结构及工作原理,并客观分析了每种复用/解复用器的性能特点。然后,利用少模光纤布拉格光栅的模式选择特性,结合光环形器设计并制作了一种基于少模光纤布拉格光栅的全光纤型两模式(LP01、LP11)模分复用/解复用器,并利用所设计的基于光纤布拉格光栅的模分复用器搭建了2×2模分复用传输系统,实现了10km少模光纤、不同速率伪随机信号的两模式(LP01、LP11)模分复用传输实验。实验测试了不同速率下系统接收端接收信号的波形、眼图及误码特性,验证了所搭建的模分复用通信系统的可行性,分析了该模分复用器的优缺点。最后,利用模式选择性光子灯笼作为模分复用/解复用器,搭建了基于少模光纤的3×3模分复用实验传输系统,实现了10km少模光纤、不同速率伪随机信号的3模式(LP01、LP11a、LP11b)模分复用传输实验。实验测试了不同速率下系统接收端接收信号的波形、眼图,验证了所搭建的模分复用通信系统的可行性。并以3×4.25Gb/s模分复用通信系统为例,测试了系统背对背传输和10km传输的误码特性及稳定性。
[Abstract]:With the rapid rise of Internet , cloud computing , large data center and Internet of Things application , the demand of network bandwidth presents a great challenge to information communication network . A 3 脳 3 - mode multiplex experiment transmission system based on few - mode optical fibers was constructed . The experiments were carried out for three modes ( LP01 , LP11a , LP11b ) of different rate pseudo - random signals . The experiment was conducted to test the waveform and eye diagram of the signal received at the receiving end at different rates , and the feasibility of the built - in multiplex communication system was tested . The error code characteristics and stability of the system back - to - back transmission and 10 km transmission were tested with a 3 脳 4.25Gb / s module - division multiplexing communication system .

【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.11

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